Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

 

Η Φυσική στην Α΄ Λυκείου  .

Η ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ   7.

 

 

 

Το ερώτημα

Τι συμβαίνει σε ένα σώμα εφόσον
σ’ αυτό ασκούνται δυνάμεις;

 

 

Η απάντηση

 

 

 

Το επόμενο ερώτημα

Από τι εξαρτάται η ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ ;

 

 

 

 

 

Το μεγάλο ερώτημα  

           

Ένα πολύ ελαφρύ αντικείμενο
κι ένα 1000 φορές βαρύτερο, 
σε κενό αέρος, πέφτουν ταυτόχρονα.
Μα πώς είναι δυνατόν,
εφόσον το ένα από αυτά η Γη 
το ''έλκει" χίλιες φορές περισσότερο;

 

 

Αυτό κατ’ αρχήν είναι ΓΕΓΟΝΟΣ,

είναι ένα  εμπειρικό δεδομένο.

Πάνω σε αυτό το δεδομένο,

η Σκέψη των φυσικών

θα οικοδομήσει μία θεωρία.

Το ότι πέφτουν ταυτόχρονα σημαίνει ότι «μπορεί η Γη να έλκει

το ένα αντικείμενο  1000 φορές περισσότερο,

αλλά το 1000 φορές πιο βαρύ αντικείμενο

φαίνεται ότι ΑΝΤΙΣΤΕΚΕΤΑΙ

( δυσφορεί )  στις μεταβολές της ταχύτητάς του 1000 φορές - και όχι 999 -  

περισσότερο από το άλλο».

 

 

Το δεδομένο δηλαδή ότι «τα σώματα πέφτουν ταυτόχρονα»

 μας προσφέρει μια απάντηση στο ερώτημα

«από τι εξαρτάται η επιτάχυνση;» και μας καθοδηγεί

στο να διαμορφώσουμε τη θεωρία ότι

η επιτάχυνση ΟΠΟΙΟΥΔΗΠΟΤΕ αντικειμένου εξαρτάται

ΙΣΟΔΥΝΑΜΑ και από τη ΔΥΝΑΜΗ και από τη ΜΑΖA

 μας οδηγεί στον Δεύτερο Νόμο της Κίνησης

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Equal Mass
 

 

 

 

 

 

 

 


Equal Force

 

 

Και εάν στο σώμα
ασκούνται πολλές
 δυνάμεις συγχρόνως
ποια απ’ όλες είναι η
F ;

 

Το F παριστάνει τη ΣΥΝΙΣΤΑΜΕΝΗ όλων
των ασκουμένων
στο σώμα δυνάμεων.

 

 

Εφόσον οι ασκούμενες στο σώμα δυνάμεις 

έχουν την ίδια διεύθυνση

η θεμελιώδης εξίσωση αντιστοιχεί

σε μία αλγεβρική εξίσωση την  Fολ = ma 

 

Ενδιαφερόμαστε για το φαινόμενο
« ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΗ ΚΙΝΗΣΗ  της πέτρας στον αέρα.

Οι ασκούμενες δυνάμεις

είναι

η ΒΑΡΟΣ και

η αντίσταση

του αέρα μέτρου R

Ισχύει  « βάρος  R = ma »

 

Αν οι ασκούμενες στο σώμα δυνάμεις είναι στο ίδιο επίπεδο

Η θεμελιώδης εξίσωση

εφόσον επιλέξουμε κατάλληλα 

δύο κάθετους άξονες x και y

γίνεται ΔΥΟ ΑΛΓΕΒΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

Τι θα πει να επιλέξουμε

ΚΑΤΑΛΛΗΛΑ

δύο κάθετους άξονες; 

 

 

Ο x να έχει τη διεύθυνση της επιτάχυνσης
και ο
y  να  βρίσκεται

στο επίπεδο των δυνάμεων

 

 

 

 

 

 

όσα παίρνει
ο άνεμος

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Όταν φυσήξει

ο άνεμος παίρνει

τα φύλλο από χαρτί 

που  είχαμε αφήσει πάνω στο τραπέζι

παίρνει και τα φύλλα του φθινόπωρου 

δεν παίρνει το κρυστάλλινο βάζο ούτε τον παλαιστή

παίρνει εκείνα

που αντιστέκονται λιγότερο

εκείνα με τη μικρότερη ΜΑΖΑ ,

λένε οι φυσικοί 

 

Στον δεύτερο νόμο της Κίνησης ο όρος ΑΔΡΑΝΕΙΑ ΕΝΟΣ ΣΩΜΑΤΟΣ

σημαίνει τη  «δυσφορία» που εκδηλώνει το σώμα

στις μεταβολές της κινητικής του κατάστασης.

Και η εμπειρία μας λέει ότι

ένα σώμα όπως το τούβλο  

δυσφορεί – αντιστέκεται 

περισσότερο  από ένα άλλο σώμα

όπως το φύλλο της φουντουκιάς

Για να το περιγράψει το εμπειρικό αυτό δεδομένο η Φυσική

χρησιμοποιεί  την έννοια ΜΑΖΑ και ο Νεύτων μας λέει ότι

 

Μέτρο της ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ

ενός σώματος

είναι

η ΜΑΖΑ  του

 

 

 

Αυτό εκφράζεται και με τον Δεύτερο Νόμο της Κίνησης F = ma

Αν ασκήσουμε την ίδια ( συνισταμένη ) δύναμη σε διαφορετικά αντικείμενα για  να προκαλέσουμε σε καθένα από αυτά  ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ  κάποιο από τα σώματα θα δυσφορήσει

περισσότερο,  θα αποκτήσει δηλαδή μικρότερη επιτάχυνση .  Είναι αυτό με τη μεγαλύτερη μάζα .

 

 

 

 

 

 

 

Το εμπειρικό δεδομένο 

Κατά το φαινόμενο ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΤΩΣΗ

η ταχύτητα του σώματος συνεχώς αυξάνεται

Η σκέψη

Πρέπει συνεπώς να υποθέσουμε ότι

στο ΕΠΙΤΑΧΥΝΟΜΕΝΟ σώμα 

ασκείται κάποια δύναμη

με κατεύθυνση προς το έδαφος

Ο Νεύτων

που ισχυρίστηκε ότι

τη δύναμη αυτή την ασκεί

ολόκληρος ο πλανήτης Γη

Είναι η δύναμη ΒΑΡΟΣ

Η τιμή του βάρους  ενός σώματος και  η τιμή της μάζας του συνδέονται με τη σχέση

Bάρος = mg

Τη σχέση Β = mg  μπορούμε να την αποδείξουμε

εάν

σε ένα οποιοδήποτε ΥΛΙΚΟ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ

το οποίο βρίσκεται σε ελεύθερη πτώση ( ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ )

εφαρμόσουμε τον Δεύτερο ΝΟΜΟ της Κίνησης 

με τις ΕΝΝΟΙΕΣ δύναμη, μάζα και επιτάχυνση

Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο της κίνησης ισχύει F = mα .

Κατά την ελεύθερη πτώση όμως η μόνη ασκούμενη στο σώμα δύναμη

είναι το βάρος του και η επιτάχυνσή του είναι η βαρυτική επιτάχυνση

που συμβολίζεται με το γράμμα g.     

Ισχύει συνεπώς Βάρος  = mg

Στη Γη η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι περίπου 10 m/s2.

Γι αυτό και μια βαλίτσα με μάζα 7 kg έχει  βάρος περίπου 70 νιούτον

 

Ένας άνθρωπος 80 κιλών

έχει βάρος 800 νιούτον.

Πόσο θα είναι το βάρος του

εάν πάει μια βόλτα

στο  φεγγάρι;

 

 

Στη Σελήνη η βαρυτική επιτάχυνση

είναι  1,6 m/s2 .

 Το βάρος του ανθρώπου

θα είναι 96 νιούτον

 

 

 

 

 

 

 

 

Μια βαριά σιδερένια μπίλια πέφτει με φόρα πάνω σε ένα σφαιρίδιο.

Σύμφωνα με τη Φυσική η βαριά μπίλια ασκεί δύναμη στο σφαιρίδιο

αλλά και το σφαιρίδιο ασκεί δύναμη στη μπίλια

Ποια από τι ς δύο αυτές λες ότι είναι μεγαλύτερη

 

 

Εύκολο μου φαίνεται.
Η δύναμη που ασκεί η βαριά μπίλια
είναι σίγουρα πιο μεγάλη

 

 

 

.Collision

 

Ο Τρίτος Νόμος της Κίνησης περιέχει μια ιδέα που φαίνεται παράξενη.
 Είναι όμως ένα  από τα μυστικά της έννοιας ΔΥΝΑΜΗ

 

 

 

 

Οποιαδήποτε από τις δύο αυτές δυνάμεις μπορούμε να την χαρακτηρίσουμε ΔΡΑΣΗ,
οπότε η άλλη θα είναι η ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ της

Αν  θεωρήσω ως ΔΡΑΣΗ τη δύναμη που ασκεί το χέρι μου σε ένα κυκλάμινο
ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ θα είναι μία δύναμη που ασκεί το κυκλάμινο στο χέρι μου

 

 

Η έννοια ΤΡΙΒΗ