Γιατί δεν πέφτει το «ρόλερ-κόστερ» από το ανώτατο σημείο της καμπυλόγραμμης τροχιάς του; Πως οι επιβάτες στέκονται στις θέσεις τους χωρίς να κινδυνεύουν κι αυτοί;
Στις ευθύγραμμες κινήσεις μάθαμε πως η επιτάχυνση ενός σώματος είναι ανάλογη της συνισταμένης των δυνάμεων που ασκούνται πάνω στο σώμα αυτό (2ος νόμος του Newton ή Θεμελιώδης νόμος της κινητικής). Αν η συνισταμένη είναι μηδέν τότε η επιτάχυνση είναι μηδέν, οπότε το σώμα κινείται ευθύγραμμα και ομαλά. Αντίθετα αν ασκείται μία δύναμη στην κατεύθυνση της κίνησης του σώματος αυτό θα αναγκαστεί να επιταχυνθεί ή να επιβραδυνθεί.
Σε κάθε περίπτωση το σώμα λόγω της αδράνειάς του τείνει να διατηρήσει την κινητική του κατάσταση. Έτσι και το τρενάκι του τρόμου της φωτογραφίας κάθε χρονική στιγμή έχει την τάση να διατηρήσει την ευθύγραμμη πορεία που εφάπτεται στο εκάστοτε σημείο της καμπυλόγραμμης τροχιάς. Τόσο το βάρος όσο και η δύναμη επαφής από τις ράγες δεν καταφέρνουν να ρίξουν το τρενάκι στο έδαφος, αν η ταχύτητά του είναι αρκετά μεγάλη, αλλά απλώς το βγάζουν από αυτήν την ευθύγραμμη τροχιά και το αναγκάζουν να ακολουθήσει την καμπύλη πορεία της σιδηροτροχιάς.
Ο βάτραχος στην επόμενη στροβοσκοπική εικόνα κάνει αρχικά ένα σχεδόν οριζόντιο άλμα. Η επιτάχυνση της βαρύτητας καμπυλώνει την τροχιά του. Ο βάτραχος τελικα΄εκτελεί μία κίνηση που ονομάζεται οριζόντια βολή, η οποία είναι σύνθετη κίνηση και αποτελείται από μία ευθύγραμμη ομαλή κίνηση στον οριζόντιο άξονα και μια ελεύθυερη πτώση στον κατακόρυφο.
Άλμα βατράχου σε στροβοσκοπική εικόνα. Οριζόντια Βολή
Όπως βλέπουμε σε όλες τις καμπυλόγραμμες τροχιές τα σώματα εκτελούν ταυτόχρονα δύο ή περισσότερες κινήσεις. Τέτοιου είδους κινήσεις λέγονται σύνθετες.
Σκοπός του κεφαλαίου αυτού είναι να μελετήσετε δύο σύνθετες καμπυλόγραμμες κινήσεις την οριζόντια βολή στο κενό και την ομαλή κυκλική κίνηση.
Μετά το μάθημα αυτό θα πρέπει να ξέρετε
– Να χρησιμοποιείτε την αρχή της ανεξαρτησίας των κινήσεων για να περιγράφετε τις καμπυλόγραμμες κινήσεις.
– Να προσδιορίζετε τις συντεταγμένες της τροχιάς και την ταχύτητα ενός σώματος που καμπυλόγραμμη κίνηση κάθε χρονική στιγμή.
Έννοιες που θα συναντήσετε σε αυτό το κεφάλαιο:
καμπυλλόγραμμη τροχιά, σύνθετη κίνηση , ανεξαρτησία των κινήσεων, οριζόντια βολή, ομαλή κυκλική κίνηση, περίοδος, συχνότητα, γωνιακή ταχύτητα, γραμμική ταχύτητα, κεντρομόλος επιτάχυνση, κεντρομόλος δύναμη.1.1
1.3 Κεντρομόλος δύναμη