ΕΙΣΑ. Προθέματα μονάδων

Transcript

1 ΕΙΣΑ ΓΩΓΗ Οι μεταβολές που παρατηρούνται στον φυσικό κόσμο ονομάζονται Φαινόμενα. Τα φαινόμενα εκείνα, τα οποία όταν πραγματοποιούνται δεν αλλάζει η σύσταση των σωμάτων που μετέχουν σ αυτά, τα ονομάζουμε Φυσικά Φαινόμενα. Η Φυσική είναι η επιστήμη η οποία μελετά τα Φυσικά Φαινόμενα. Η αναπαραγωγή ενός φυσικού φαινομένου στο εργαστήριο καλείται Πείραμα. Για τη περιγραφή των φυσικών φαινομένων χρησιμοποιούμε ορισμένες έννοιες που ονομάζονται Φυσικά Μεγέθη. π.χ ταχύτητα, χρόνος, θερμοκρασία κ.ά.τα φυσικά μεγέθη τα διακρίνουμε σε Θεμελιώδη και Παράγωγα. Τα θεμελιώδη καθορίζονται με αυθαίρετο τρόπο (μήκος, χρόνος κ.ά) ενώ τα παράγωγα ορίζονται από τα θεμελιώδη με κάποια μαθηματική σχέση (π.χ ταχύτητα υ=χ/t ).Για να μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε ένα φυσικό μέγεθος στη περιγραφή ενός φυσικού φαινομένου θα πρέπει να το μετρήσουμε. Μέτρηση ενός φυσικού μεγέθους ονομάζουμε τη σύγκριση του φυσικού μεγέθους με ένα ομοειδές μέγεθος το οποίο έχουμε επιλέξει αυθαίρετα σαν Μονάδα. Ο αριθμός που προκύπτει από αυτή τη σύγκριση λέγεται Αριθμητική τιμή.η αριθμητική τιμή μαζί με τη μονάδα μετρήσεώς του αποτελεί το Μέτρο του μεγέθους. Η σχέση που προκύπτει από την επεξεργασία των μετρήσεων και συνδέει δύο ή περισσότερα φυσικά μεγέθη καλείται Φυσικός Νόμος. Τα μεγέθη που ορίζονται μόνο με το μέτρο ονομάζονται Μονόμετρα (μάζα, χρόνος κ.ά). Υπάρχουν όμως και φυσικά μεγέθη που για να ορισθούν χρειάζονται εκτός από το μέτρο και δύο άλλα στοιχεία : Τη Διεύθυνση και τη φορά. Τα μεγέθη αυτά τα ονομάζουμε Διανυσματικά. (δύναμη, ταχύτητα κ.ά.) Από το 1960 όλες οι χώρες έχουν αποφασίσει να χρησιμοποιούν τις ίδιες μονάδες.ετσι δημιουργήθηκε το Διεθνές Σύστημα Μονάδων S.I το οποίο περιλαμβάνει επτά θεμελιώδεις μονάδες : ΘΕΜΕΛΙΩΔΗ ΜΕΓΕΘΗ ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΜΟΝΑΔΕΣ Μήκος l 1 m μέτρο Μάζα m 1 kg χιλιόγραμμο Χρόνος t 1 s δευτερόλεπτο Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος i 1 A Αμπέρ Θερμοκρασία Τ 1 K βαθμός Κέλβιν Ένταση φωτεινής πηγής J 1 cd καντέλα Ποσότητα ύλης n 1 mol μόλ Προθέματα μονάδων Διεθνές Σύμβολο Ελληνικά Πολλαπλασιαστής Κλίμακα Παράδειγμα

2 kilo k χίλιο (κίλο) 10 3 χιλιάδα χιλιόμετρο hecto h εκατό 10 2 εκατοντάδα εκατόμετρο deca D δέκα 10 1 δεκάδα δεκάμετρο = 1 μονάδα μέτρο deci d δέκατο 10-1 δέκατο δεκατόμετρο centi c εκατοστό 10-2 εκατοστό εκατοστόμετρο milli m χιλιοστό 10-3 χιλιοστό χιλιοστόμετρο micro μ μικρό 10-6 εκατομμυριοστό μικρόμετρο nano n νάνο 10-9 δισεκατομμυριοστό νανόμετρο pico p πίκο τρισεκατομμυριοστό πικόμετρο ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ Κάποιες ημέρες όταν χτενιζόμαστε αισθανόμαστε την χτένα να έλκει τα μαλλιά μας ή όταν βγαίνουμε από το αυτοκίνητο και ακουμπάμε τη πόρτα, για να την κλείσουμε, νιώθουμε ένα τίναγμα. Η εμφάνιση τέτοιων φαινομένων αλλά και άλλων παρόμοιων οφείλεται στη συγκέντρωση ηλεκτρικών φορτίων σε όλα αυτά τα σώματα (χτένα, ανθρώπινο σώμα κ.λ.π.τα σώματα αυτά ονομάζονται ηλεκτρισμένα σώματα. Η πράξη της ηλέκτρισης ενός σώματος λέγεται ηλέκτριση ή ηλεκτρική φόρτιση. Τα ηλεκτρικά φορτία είναι δύο ειδών, τα θετικά (φορτία που αποκτά γυάλινη ράβδος που τρίβουμε σε μεταξωτό ύφασμα) και τα αρνητικά (φορτία που αποκτά πλαστική ράβδος που τρίβουμε με μάλλινο ύφασμα).τα ηλεκτρικά φορτία (q) τα μετράμε στο διεθνές σύστημα με τη μονάδα Κουλόμπ (1C) (Coulomb).Το C είναι πολύ μεγάλη μονάδα μέτρησης ηλεκτρικών φορτίων για αυτό και χρησιμοποιείται πιο συχνά το mc (1mC=10-6 C). Το ηλεκτρικό φορτίο είναι μονόμετρο μέγεθος.για να ελέγξουμε αν ένα σώμα είναι ηλεκτρισμένο χρησιμοποιούμε όργανα τα οποία ονομάζουμε ηλεκτροσκόπια. Είδη ηλεκτροσκοπίων είναι τα ηλεκτρικά εκκρεμή και τα ηλεκτροσκόπια με κινητά φύλλα. Όλα τα σώματα αποτελούνται από μόρια και αυτά από άτομα.τα άτομα μικροσκοπικά, περίπου σφαιρικά, σωματίδια περιέχουν έναν πυρήνα ο οποίος αποτελείται από δυο ειδών σωματίδια τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα ενώ τα νετρόνια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα.γύρω από τον πυρήνα σε περίπου κυκλικές τροχιές, που ονομάζονται ηλεκτρονικές στοιβάδες, περιφέρονται άλλα σωματίδια, που ονομάζονται ηλεκτρόνια, τα οποία είναι αρνητικά φορτισμένα. Το φορτίο του κάθε ηλεκτρονίου είναι, σε απόλυτη τιμή, ίσο με το φορτίο του κάθε πρωτονίου (q πρ =q ηλ. = 1, C), με τη διαφορά ότι το μεν πρωτόνιο είναι θετικό, το δε ηλεκτρόνιο αρνητικό. Το κάθε άτομο σε κανονικές συνθήκες είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.αυτό συμβαίνει γιατί ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι ίδιος με τον αριθμό των πρωτονίων.επειδή δε τα διάφορα σώματα

3 αποτελούνται από άτομα, άρα σε κανονικές συνθήκες και όλα τα σώματα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα. Ένας απλός τρόπος για να φορτίσουμε ένα σώμα είναι με τριβή σε κάποιο άλλο.όταν ένα αντικείμενο τρίβεται με ένα άλλο, όπως η κτένα με τα μαλλιά μας, μετακινούνται ηλεκτρόνια από το ένα αντικείμενο στο άλλο.με αυτό το τρόπο το ένα αντικείμενο αποκτά περισσότερα ηλεκτρόνια και άρα φορτίζεται αρνητικά, ενώ το άλλο έχει πλέον περισσότερα πρωτόνια και άρα φορτίζεται θετικά. Άλλοι τρόποι φόρτισης σωμάτων είναι: με επαφή και με επαγωγή. Τα διάφορα σώματα δεν παραμένουν για μεγάλο χρονικό διάστημα φορτισμένα.και αυτό γιατί τα ηλεκτρόνια δια μέσου του αέρα μετακινούνται από τα φορτισμένα αρνητικά. σώματα στα θετικά φορτισμένα με αποτέλεσμα τα σώματα να ξαναγίνονται ηλ. ουδέτερα.ο χρόνος κατά τον οποίο τα σώματα παραμένουν φορτισμένα εξαρτάται από την υγρασία της ατμόσφαιρας.αν ο αέρας είναι ξηρός ο χρόνος αυτός μπορεί να είναι μεγάλος σε αντίθεση με την περίπτωση αυξημένης ατμοσφαιρικής υγρασίας όπου ο χρόνος αυτός είναι πολύ σύντομος. A hydrogen atom lost its electron and went to the police station to file a missing electron report. He was questioned by the police: "Haven't you just misplaced it somewhere? Are you sure that your electron is really lost?" "I'm positive." replied the atom. Μεταξύ φορτισμένων σωμάτων ασκούνται ηλεκτρικές δυνάμεις. Αντικείμενα φορτισμένα με όμοια ηλεκτρικά φορτία αλληλοαπωθούνται ενώ αντικείμενα φορτισμένα με αντίθετα φορτία έλκονται μεταξύ τους. ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ COULOMB (1785μ.Χ.) Η ελκτική και η απωστική δύναμη ανάμεσα σε δύο ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα με φορτίο Q 1 και Q 2 αντίστοιχα, είναι ανάλογη του φορτίου τους και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης τους R. Το Κ είναι μια σταθερά η τιμή της οποίας εξαρτάται από το υλικό που υπάρχει ανάμεσα στα δύο φορτία. Η τιμή της, όταν ανάμεσα στα φορτία υπάρχει αέρας ή κενό είναι: Κ= Ν m 2 Η συνολική δύναμη που ασκείται πάνω σε φορτίο από δυο ή παραπάνω φορτία είναι ίση με το άθροισμα των δυνάμεων που ασκούνται στο φορτίο από κάθε άλλο φορτίο. F = F1 + F2 + F Η ελκτική ηλεκτρική δύναμη ανάμεσα στα αρνητικά ηλεκτρόνια και στα θετικά πρωτόνια, είναι αυτή που κρατά τα ηλεκτρόνια των ατόμων κοντά στα πρωτόνια του πυρήνα. Ασκήσεις C 2

4 1.Έστω δυο φορτία Q 1 =1C και Q 2 = 2C. Τα δυο φορτία βρίσκονται στις 2 κορυφές ενός ορθογωνίου τριγώνου που αντιστοιχούν στις οξείες γωνίες. Το μήκος των δυο καθέτων πλευρών του τριγώνου: R 1 = 3m και R 2 = 4m. Ποιά η δύναμη Coulomb μεταξύ των φορτίων αυτών; 2. Ένας μαθητής έχει τέσσερις φορτισμένες ράβδους Α,Β,Γ,Δ. Ο μαθητής μετά από πειράματα διαπίστωσε ότι η ράβδος Α απωθεί τη Β, αλλά έλκει τη Γ, ενώ η Γ απωθεί τη Δ.Αν η Δ είναι φορτισμένη αρνητικά τι φορτίο έχουν οι άλλες ράβδοι; 3.Δύο φορτία Q 1 = C και Q 2 = C έλκονται με δύναμη F= N.Να βρείτε την απόσταση μεταξύ των φορτίων. (Κ= Ν m 2 /C 2 ) 4.Μεταξύ δύο ίσων φορτίων Q 1 =Q 2 =Q που βρίσκονται στον αέρα, ασκείται δύναμη F=10-3 N.Αν τα φορτία απέχουν απόσταση R=3m να βρείτε τα φορτία αυτά.( Κ= Ν m 2 /C 2 ) ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ Ο χώρος μέσα στον οποίο ασκούνται ηλεκτρικές δυνάμεις λέγεται ηλεκτρικό πεδίο. Δηλαδή ο χώρος γύρω από ένα ηλεκτρικά φορτισμένο αντικείμενο είναι ηλεκτρικό πεδίο αφού σ αυτό τον χώρο αν φέρουμε άλλο φορτίο θα ασκηθούν ηλεκτρικές δυνάμεις. Το ηλεκτρικό πεδίο είναι αόρατο, το αντιλαμβανόμαστε όμως, από τα αποτελέσματα του.το ηλεκτρικό πεδίο μπορούμε να το απεικονίσουμε με (παρόμοιες με τις μαγνητικές) φανταστικές γραμμές που λέγονται ηλεκτρικές δυναμικές γραμμές. Λεπτές κλωστές ή άλλα ελαφρά σώματα όταν βρεθούν σε ένα ηλεκτρικό πεδίο προσανατολίζονται στην κατεύθυνση των ηλεκτρικών γραμμών και έτσι κατά κάποιο τρόπο κάνουν ορατό ένα ηλεκτρικό πεδίο. Όσο πιο πυκνές ή αραιές είναι οι δυναμικές γραμμές σε μια περιοχή ενός ηλεκτρικού πεδίου, τόσο πιο ισχυρό ή ασθενές αντίστοιχα είναι το πεδίο στην περιοχή αυτή. Αν σε ένα ηλεκτρικό πεδίο οι δυναμικές γραμμές είναι ευθείες παράλληλες και ισαπέχουσες τότε το πεδίο είναι ομογενές. Δηλαδή το πεδίο ασκεί την ίδια ηλεκτρική δύναμη σε ένα ηλεκτρικό φορτίο, σε οποιοδήποτε σημείο του πεδίου και αν το τοποθετήσουμε. Αντίθετα αν σε ένα ηλεκτρικό πεδίο οι δυναμικές γραμμές δεν είναι ευθείες και παράλληλες τότε το πεδίο είναι ανομοιογενές. Δηλαδή το πεδίο ασκεί διαφορετική ηλεκτρική δύναμη σε ένα ηλεκτρικό φορτίο όταν το τοποθετήσουμε στα διάφορα σημεία του πεδίου..όπως κάθε σώμα όταν βρίσκεται μέσα σε βαρυτικό πεδίο δέχεται δύναμη και έχει ενέργεια που την λέμε βαρυτική, έτσι και ένα φορτισμένο σωματίδιο όταν βρεθεί μέσα σε ηλεκτρικό πεδίο δέχεται ηλεκτρική δύναμη και έχει ενέργεια που τη λέμε ηλεκτρική δυναμική ενέργεια. Στο σχήμα το ακίνητο θετικό φορτίο Q δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αν το θετικό φορτίο q αφεθεί ελεύθερο στο σημείο Α δέχεται ηλεκτρική δύναμη F και κινούμενο αποκτά κινητική ενέργεια. Καθώς το φορτίο κινείται από το σημείο Α στο σημείο Β αυξάνεται η κινητική του ενέργεια, ελαττώνεται όμως η ηλεκτρική του δυναμική ενέργεια. Αγωγοί Μονωτές Ημιαγωγοί Τα διάφορα υλικά αν επιτρέπουν ή όχι τη κίνηση ηλεκτρικών φορτίων στη μάζα τους, τα διακρίνουμε σε:α)αγωγούς (επιτρέπουν εύκολα τη κίνηση ηλ.φορτίων στη μάζα τους. β)μονωτές (δεν επιτρέπουν τη κίνηση ηλ.φορτίων στη μάζα τους.

5 γ)ημιαγωγούς(επιτρέπουν την κίνηση ηλ.φορτίων κάτω από κάποιες προυποθέσεις) Αγωγοί είναι τα μέταλλα, το σώμα μας, η γη, οι ηλεκτρολύτες και τα ιονισμένα αέρια.μονωτές είναι τα πλαστικά το γυαλί κ.ά. Οι πιο συνηθισμένοι ημιαγωγοί είναι το γερμάνιο (Ge) και το πυρίτιο (Si) το οποίο χρησιμοποιείται στην κατασκευή ηλεκτρονικών υπολογιστών. ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ Η κίνηση ηλεκτρικών φορτίων προς μια κατεύθυνση λέγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Η φορά του ηλεκτρικού ρεύματος διακρίνεται σε πραγματική φορά και συμβατική φορά. Η πραγματική φορά του ηλεκτρικού ρεύματος είναι η φορά κίνησης των ηλεκτρονίων (αρνητικών φορτίων). Η συμβατική φορά είναι η φορά κίνησης των θετικών φορτίων (αν αυτά μπορούσαν να κινηθούν). Το ηλ. ρεύμα το διακρίνουμε σε συνεχές (DC) και σε εναλλασσόμενο(ac). Συνεχές λέγεται το ηλ. ρεύμα στο οποίο η φορά των ηλ. φορτίων είναι σταθερή, ενώ εναλλασσόμενο το ηλ. ρεύμα στο οποίο έχουμε συνεχείς εναλλαγές στη φορά των ηλ. φορτίων. Το ηλ. ρεύμα που παράγει και διανέμει στα σπίτια μας η Δ.Ε.Η είναι εναλλασσόμενο. Στο ρεύμα της Δ.Ε.Η πραγματοποιούνται 50 εναλλαγές στη φορά των ηλ.φορτίων κάθε δευτερόλεπτο. Το ηλεκτρικό ρεύμα παράγεται από τις ηλεκτρικές πηγές. Οι ηλεκτρικές πηγές δημιουργούν μέσα στους αγωγούς, δηλαδή μέσα στα καλώδια, ηλεκτρικό πεδίο. Έτσι οι ηλ. πηγές είναι αυτές που εξασφαλίζουν συνεχή κίνηση αρνητικών ηλ. φορτίων (ηλεκτρονίων). Οι ηλ. πηγές έχουν δύο πόλους, τον θετικό πόλο (+) και τον αρνητικό πόλο (-). Ηλ. πηγές είναι οι γεννήτριες, οι μπαταρίες, τα φωτοστοιχεία κ.λ.π. Όλες οι ηλ. πηγές παράγουν ηλ. ρεύμα μετατρέποντας κάποια μορφή ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Στις μπαταρίες έχουμε μετατροπή της αποθηκευμένης σε αυτές χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική και με αυτό τον τρόπο παράγεται ηλ. ρεύμα. Στα φωτοστοιχεία έχουμε μετατροπή της φωτεινής ενέργειας σε ηλ. ενέργεια. Στις ανεμογεννήτριες η αιολική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική κ.λ.π. ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ Ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζουμε ένα σύστημα που περιλαμβάνει μια ηλεκτρική πηγή (π.χ μπαταρία), αγωγούς (καλώδια), διακόπτη και ηλεκτρικές συσκευές (π.χ λαμπάκι).ένα ηλ. κύκλωμα λέγεται κλειστό όταν διαρρέεται από ηλ. φορτία και ανοιχτό όταν δεν διαρρέεται από ηλ. ρεύμα. Ο διακόπτης είναι η συσκευή που ανοίγει και κλείνει το κύκλωμα. ΕΝΤΑΣΗ ΗΛ. ΡΕΥΜΑΤΟΣ Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζουμε την προσανατολισμένη κίνηση ηλεκτρικών φορτίων.σε ένα μεταλλικό αγωγό τα κινούμενα ηλ. φορτία είναι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια.σε ένα. κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα, δηλαδή, σε ένα κύκλωμα B που διαρρέεται από ηλ. ρεύμα η ροή των ελευθέρων ηλεκτρονίων είναι σταθερή.αυτό σημαίνει ότι από τα διάφορα σημεία του κυκλώματος A

6 διέρχεται ο ίδιος αριθμός ηλεκτρικών φορτίων στη μονάδα του χρόνου. + Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια λοιπόν που θα περάσουν από το σημείο Α, στον ίδιο χρόνο θα περάσουν και από το σχ. 1 σημείο Β. Ένταση ηλ ρεύματος (i) που διαρρέει αγωγό, ονομάζουμε το πηλίκο του ηλ.φορτίου (q) που περνά από ένα σημείο του αγωγού σε χρόνο (t) προς το χρόνο αυτό. Μονάδα μέτρησης της έντασης του ηλ. ρεύματος στο Διεθνές Σύστημα είναι το Ampere ( 1A ).Η ένταση του ηλ. ρεύματος είναι θεμελιώδες μέγεθος και το Ampere θεμελιώδης μονάδα του S.I Ένταση Ηλ. Ρεύματος = ή i = q/t και 1Α= 1C/1s Η μέτρηση της έντασης του ηλ. ρεύματος γίνεται με όργανα τα οποία ονομάζονται αμπερόμετρα.τα αμπερόμετρα συνδέονται σε σειρά στα κυκλώματα. ΦΟΡΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ σε μεταλλικό αγωγό 1.Πραγματική φορά: τα ελεύθερα ηλεκτρόνια απομακρύνονται από τον αρνητικό πόλο της πηγής και έρχονται στον θετικό πόλο.( σχ. 1 ) 2.Συμβατική φορά: τα ελεύθερα ηλεκτρόνια απομακρύνονται από τον θετικό πόλο της πηγής και έρχονται στον αρνητικό πόλο. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΗΛ. ΡΕΥΜΑΤΟΣ Το ηλεκτρικό ρεύμα: α)θερμαίνει ( ηλ. θερμάστρες, ηλ. σίδερα κ.λ.π) β)φωτίζει (ηλ. λάμπα ) γ)κινεί (τρόλεϋ) δ)διασπά χημικές ενώσεις ( ηλεκτρόλυση) ε)δημιουργεί μαγνητικό πεδίο ΕΛΕΥΘΕΡΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ Στα άτομα των μετάλλων, η απόσταση της εξωτερικής ηλεκτρονικής στοιβάδας (στοιβάδας σθένους), από τον πυρήνα και τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια, είναι σχετικά πολύ μεγάλη.αυτό σημαίνει ότι η έλξη των πρωτονίων στα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στοιβάδας είναι πάρα πολύ μικρή. Άρα τα ηλεκτρόνια αυτά μπορούν να εγκαταλείψουν το άτομο κινούμενα στη συνέχεια μέσα στη μάζα όλου του μετάλλου. Τα ηλεκτρόνια αυτά τα ονομάζουμε ελεύθερα ηλεκτρόνια. Όταν όμως τα ηλεκτρόνια εγκαταλείψουν το άτομο, αυτό παύει να είναι ηλεκτρικά ουδέτερο (τα πρωτόνια είναι πλέον περισσότερα από τα ηλεκτρόνια).δηλαδή το άτομο μετατρέπεται σε θετικό ιόν (θετικά φορτισμένο άτομο). Στο εσωτερικό των μετάλλων υπάρχουν λοιπόν τα ακίνητα θετικά ιόντα και τα ελεύθερα ηλεκτρόνια τα οποία κινούνται στη μάζα των μετάλλων προς τυχαίες κατευθύνσεις.

7 Όταν συνδέσουμε τα άκρα του μετάλλου σε μια ηλεκτρική πηγή τα ελεύθερα ηλεκτρόνια παύουν να κινούνται σε τυχαίες κατευθύνσεις και αρχίζουν μια προσανατολισμένη κίνηση, έχουμε δηλαδή ηλεκτρικό ρεύμα. - + Ασκήσεις 1.Το ηλεκτρικό φορτίο που διαρρέει έναν αγωγό σε κάποιο σημείο του, σε χρόνο t=5min, είναι q=600c.ποια είναι η ένταση του ηλ. ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό; 2.Η ένταση του ηλ. ρεύματος που διαρρέει ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα είναι I=1A.Πόσο ηλ. φορτίο θα περάσει από ένα σημείο του κυκλώματος αυτού σε χρόνο t=2min; 3.Το φορτίο που περνά από κάποιο σημείο ενός ηλ. κυκλώματος σε χρόνο t, είναι q=500c.αν η ένταση του ηλ. ρεύματος είναι I= 2A, να βρεθεί ο χρόνος t. 4. Η ένταση του ηλ. ρεύματος που διαρρέει ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα σε κάποιο σημείο του είναι I=1,6Α.Πόσα ηλεκτρόνια περνούν από το συγκεκριμένο σημείο σε χρόνο t=10s; Υπόδειξη: το φορτίο μεταφέρεται από τα ελεύθερα ηλεκτρόνια (φορτίο κάθε ηλεκτρονίου q ηλ. = 1, C ) ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΑΣΗ ή ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ Διαφορά Δυναμικού ή Ηλεκτρική τάση (V) μεταξύ των δύο πόλων μιας ηλεκτρικής πηγής ορίζεται το πηλίκο της ηλεκτρικής ενέργειας Ε που προσφέρεται από την πηγή σε ηλεκτρόνια συνολικού φορτίου q όταν διέρχονται από αυτή προς το φορτίο αυτό. Δηλαδή Vπηγής Η τάση είναι η αιτία κίνησης των ηλεκτρικών φορτίων δηλαδή η αιτία του ηλ. ρεύματος.η τάση μεταξύ των πόλων μιας ηλεκτρικής πηγής (π.χ μπαταρίας) δημιουργεί ηλεκτρικό πεδίο με δυναμικές γραμμές που κατευθύνονται από τον θετικό πόλο της πηγής στον αρνητικό πόλο.αν η ηλεκτρική πηγή είναι συνδεδεμένη σε ένα κύκλωμα το ηλεκτρικό πεδίο κινεί τα ελεύθερα ηλεκτρόνια των μεταλλικών αγωγών και έτσι έχουμε ηλεκτρικό ρεύμα.η διαφορά δυναμικού αναφέρεται πάντα σε δύο σημεία Μονάδα μέτρησης της τάσης στο διεθνές σύστημα είναι το 1Volt (1V) (1Volt=1Joule/1Coulomb). Την τάση τη μετράμε με τα βολτόμετρα τα οποία συνδέονται παράλληλα στο κύκλωμα. ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ OHM Η ένταση του ηλ. ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό, είναι ανάλογη προς τη τάση που επικρατεί στα άκρα του αγωγού. Το σταθερό πηλίκο της τάσης προς την ένταση είναι η αντίσταση του αγωγού.δηλαδή R= V/I (νόμος του Ohm ). Κάθε αγωγός που ικανοποιεί το νόμο του Ohm λέγεται αντιστάτης.οι αντιστάτες μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια αποκλειστικά σε θερμική. ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΑΓΩΓΟΥ Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κατά τη κίνηση τους προς μια κατεύθυνση μέσα στους μεταλλικούς αγωγούς, συγκρούονται με τα ακίνητα θετικά ιόντα, με αποτέλεσμα να δημιουργείται μια δυσκολία στη κίνησή τους.τη δυσκολία αυτή την ονομάζουμε Αντίσταση (R).Μονάδα μέτρησης της αντίστασης στο διεθνές σύστημα είναι το Ohm (1Ω).Η αντίσταση ενός αγωγού αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας και αυτό γιατί με την αύξηση της θερμοκρασίας τα θετικά ιόντα

8 αρχίζουν να κάνουν μια περιορισμένη κίνηση γύρω από τη θέση στην οποία βρίσκονται αυξάνοντας τη πιθανότητα σύγκρουσής τους με τα κινούμενα ελεύθερα ηλεκτρόνια και άρα και την αντίσταση.κατά τη σύγκρουση των ελευθέρων ηλεκτρονίων με τα θετικά ιόντα παράγεται θερμότητα.τη θερμότητα αυτή την εκμεταλλευόμαστε στις θερμικές συσκευές (ηλ. θερμάστρα, ηλ. σίδερο, ηλ. μάτι κ.λ.π). ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1)Αγωγός μήκους l 1 =4m, έχει αντίσταση R=10Ω.Ποιά είναι η αντίσταση αγωγού μήκους l 2 =12m, ο οποίος έχει κατασκευασθεί από το ίδιο υλικό και έχει το ίδιο εμβαδόν διατομής ; 2)Αγωγός έχει εμβαδόν διατομής Α 1 =0,001m 2 = 10-3 m 2 και αντίσταση R=10Ω.Ποιά είναι η αντίσταση αγωγού από το ίδιο υλικό και ίδιου μήκους, ο οποίος έχει εμβαδόν διατομής Α 2 =0,0005m 2 = m 2 ; 3)Μεταλλικός αγωγός μήκους l=1000m και εμβαδού διατομής Α=0,001m 2 = 10-3 m 2 έχει ειδική αντίσταση ρ= Ω m.ποιά είναι η αντίστασή του; 4)Ποιό το εμβαδόν διατομής, ενός αγωγού μήκους l=100m και ειδικής αντίστασης ρ= Ω m ο οποίος έχει αντίσταση R=20Ω; 5)Ποιά ειδική αντίσταση έχει μεταλλικός αγωγός μήκους l=100m και εμβαδού διατομής Α=10-4 m 2 ο οποίος έχει αντίσταση R=2Ω; 6) Αγωγός μήκους l=20m, έχει αντίσταση Α=10Ω.Ο αγωγός κόβεται σε 5 ίσα κομμάτια.ποιά είναι η αντίσταση του κάθ ενός κομματιού; ΜΕΤΑΒΛΗΤΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΡΟΟΣΤΑΤΗΣ Ροοστάτης είναι μια αντίσταση της οποίας μπορούμε να αυξομειώσουμε το μήκος άρα και τη τιμή της (μήκος και αντίσταση ανάλογα μεγέθη R=ρ l/α) και τελικά να αυξομειώσουμε και την ένταση του ηλ. ρεύματος που διαρρέει ένα κύκλωμα.(ένταση ηλ. ρεύματος και αντίσταση μεγέθη αντιστρόφως ανάλογα R=V/I ).Τούς ροοστάτες τους χρησιμοποιούμε για αυξάνουμε την ένταση του ήχου στις διάφορες ηχητικές συσκευές (σχήμα), για να αυξομειώνουμε την φωτεινότητα λαμπτήρων για να αυξομειώνουμε τη ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα στο μίξερ κ.λ.π ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΙΠΟΛΟ Όλες οι ηλεκτρικές συσκευές διαθέτουν δύο άκρα δηλαδή δύο πόλους για το λόγο αυτό ονομάζονται και ηλεκτρικά δίπολα. ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ Οι αγωγοί που υπακούουν στον νόμο του Ohm ονομάζονται αντιστάσεις ή αντιστάτες. Σύμβολο των αντιστάσεων στα διάφορα ηλ κυκλώματα είναι.σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα μπορεί να υπάρχουν πολλές αντιστάσεις.οι αντιστάσεις αυτές μπορεί να είναι συνδεδεμένες στο κύκλωμα σε σειρά, δηλαδή να διαρρέονται από το ίδιο ρεύμα ή να είναι συνδεδεμένες παράλληλα, δηλαδή να έχουν κοινά άκρα και άρα να έχουν την ίδια τάση. ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΊΑ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΩΝ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ

9 Οι αντιστάσεις μπορούν να συνδεθούν σε σειρά, η μία μετά την άλλη. Αυτή είναι γνωστή σαν συνδεσμολογία σε σειρά. Το κύκλωμα του σχήματος δείχνει 3 αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά και τη κατεύθυνση του ρεύματος με βέλος. Προσοχή!Το ρεύμα έχει μόνο μια πορεία για να κυκλοφορήσει, από τη μια αντίσταση στην άλλη, με αποτέλεσμα όλες οι αντιστάσεις να διαρρέονται από το ίδιο ρεύμα. [1] I= I 1 = I 2 = I 3 Επίσης η τάση στα άκρα της κάθε αντίστασης προστίθεται μέχρι τη συνολική τάση της πηγής. [2] V ολ =V 1 + V 2 + V 1 Από τον νόμο του Ohm V = I R, και άρα: [3] V ολ =Ι 1 R 1 + Ι 2 R 2 + Ι 3 R 3 Άλλα ο νόμος του Ohm ισχύει και συνολικά για το κύκλωμα : [4] V ολ =I R ολ Από τις εξισώσεις [3] and [4] ισχύει: [5] I R ολ =Ι 1 R 1 + Ι 2 R 2 + Ι 3 R 3 Ξέρουμε όμως ότι το ρεύμα που διαρρέει τη κάθε αντίσταση είναι ίδιο (από την εξίσωση [1]) και είναι I. Αρα: [6] I R ολ =Ι( R 1 + R 2 + R 3 ) Και άρα η συνολική αντίσταση στα άκρα αντιστάσεων σε σειρά θα δίνεται από τη σχέση: [7] R ολ = R 1 + R 2 + R 3 Γενικά θα ισχύει: R ΟΛΙΚΟ = R 1 + R 2 + R Αυτή η σχέση μας δίνει την ολική αντίσταση αντιστάσεων σε σειρά, όσες κι αν είναι αυτές. Παράδειγμα προβλήματος με αντιστάσεις σε σειρά. Το ρεύμα που διαρρέει 4 αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά είναι I = 1.0A. Η τάση στα άκρα της πρώτης, δεύτερης και τρίτης αντίιστασης, είναι αντίστοιχα: V = 5 V, V = 8 V and V = 7 V. Η συνολική αντίσταση του κυκλώματος είναι R = 30. Να βρείτε τη τάση της πηγής και επίσης το ρεύμα, τη τάση και τη τιμή της κάθε αντίστασης Σχήμα 1 Σχήμα 2 Θα έχουμε λοιπόν: Επειδή οι αντιστάσεις είναι συνδεδεμένες σε σειρά θα διαρρέονται από το ίδιο ρεύμα. Χρησιμοποιώντας τον νόμο του Ohm μπορούμε να βρούμε τη τιμή των τριών πρώτων αντιστάσεων. Προσθέτοντας αυτές τις αντιστάσεις μπορούμε να βρούμε τη συνολική τους αντίσταση. Αν αφαιρέσουμε από τη συνολική αντίσταση το άθροισμα των τριών πρώτων μπορούμε να βρούμε τη τιμή της τέταρτης αντίστασης.

10 R ολ = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 R 4 = R ολ - ( R 1 + R 2 + R 3 ) Η τέταρτη αντίσταση διαρρέεται επίσης από το ίδιο ρεύμα I=1.0A. Χρησιμοποιώντας ξανά τον νόμο του Ohm βρίσκουμε τη τάση στα άκρα της τέταρτης των αντιστάσεων. Και τέλος προσθέτοντας τις τάσεις στα άκρα των 4 αντιστάσεων μπορούμε να βρούμε τη συνολική τάση της πηγής. ΠΑΡΑΛΛΗΛΕΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ Οι αντιστάσεις μπορούν να συνδεθούν έχοντας κοινά άκρα. Αυτή είναι γνωστή σαν παράλληλη συνδεσμολογία. Οι αντιστάσεις του σχήματος έχουν κοινά άκρα τα σημεία A και B. Τα σημεία Α και Β ονομάζονται κόμβοι. Σχήμα 1 Σχήμα 2 Η διαφορά δυναμικού μεταξύ των σημείων Α και Β είναι η ίδια. [1] V 1 =V 2 =V 3 =V Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος μοιράζεται καθώς αυτό κυκλοφορεί από το σημείο Α στο σημείο Β. [2] I=I 1 =I 2 =I 3 Από τον νόμο του Ohm η εξίσωση 2 γίνεται: [3] Αλλά από τη σχέση 1 φαίνεται ότι όλες οι τάσεις είναι ίδιες (V=V 1 = V 2 = V 3 ), άρα θα έχουμε: Αυτή η σχέση μας δίνει την ολική αντίσταση παραλλήλων αντιστάσεων, όσες κι αν είναι αυτές. Παράδειγμα παραλλήλων αντιστάσεων Ερώτηση: Στο κύκλωμα να βρεθεί το ολικό ρεύμα Ι. Υπόδειξη : Χρειάζεσαι τον νόμο του Ohm

11 Πώς υπολογίζουμε την ολική αντίσταση παραλλήλων αντιστάσεων? Ποια είναι η τάση στα άκρα κάθε αντίστασης? Πώς συμπεριφέρεται το ρεύμα σε παράλληλη σύνδεση? ΛΥΣΗ Ξέρουμε την ολική τάση του κυκλώματος, V= 12.0 V Άρα και η τάση στα άκρα όλων των αντιστάσεων θα είναι 12V V 1 = V 2 = V 3 =V=12V Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον νόμο του Ohm V = IR ή I = V/R για να βρούμε το ρεύμα που διαρρέει κάθε αντίσταση. Επειδή ισχύει: Άρα το συνολικό ρεύμα θα είναι I = 12.0A. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΙΣΧΥΣ Ηλεκτρική ενέργεια (Ε) είναι η ενέργεια που παίρνει το ρεύμα από την ηλεκτρική πηγή και τη μεταφέρει στους καταναλωτές που υπάρχουν σ' ένα κύκλωμα. Ισχύει Ε = Ι V t Μονάδα της ενέργειας στο Διεθνές σύστημα είναι το Joule (J).Μεγαλύτερη μονάδα του Joule που χρησιμοποιείται πολύ συχνά είναι η Κιλοβατώρα (KWH) Μία Κιλοβατώρα ισούται με J Θερμότητά Joule (Q) είναι η θερμότητα Q που παράγεται σε αντιστάτη, αντίστασης R, ο οποίος διαρρέεται από ρεύμα έντασης Ι για χρόνο t.είναι ανάλογη της R, ανάλογη του τετραγώνου της έντασης Ι και ανάλογη με το χρόνο t. Ισχύει Q = Ι 2 R t Νόμος του Joule Ισχύς (P) Λέγεται το φυσικό μέγεθος που ισούται με το χρονικό ρυθμό μετατροπής ή μεταφοράς της ενέργειας. Δηλαδή: P=E/t και από τη σχέση (1) P=V I Μονάδα μέτρησης της ισχύος του ηλ. Ρεύματος είναι το 1 Watt (W). 1Watt είναι η ισχύς αγωγού που διαρρέεται από ρεύμα 1Α και στα άκρα του έχει τάση 1 V. Ασκήσεις 1.Τι είναι η κιλοβατώρα; Να αποδείξετε με πόσα joule ισούται. 2. Να διατυπωθεί ο νόμος του joule με λόγια και με σύμβολα.να αποδειχθεί η σχέση που δίνει την ισχύ του ηλεκτρικού ρεύματος. 3.Μια ηλεκτρική θερμάστρα που λειτουργεί με τάση U=200V καταναλώνει σε χρόνο t=0,2h ενέργεια E=1KWh. Να υπολογίσετε την ισχύ της θερμάστρας, το ρεύμα που τη διαρρέει και την αντίσταση της RΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑ Βραχυκύκλωμα : Λέγεται η απότομη αύξηση της έντασης του ρεύματος που διαρρέει ένα κύκλωμα, όταν δύο γυμνά καλώδια έρθουν σε επαφή. Χημικά αποτελέσματα ηλ. Ρεύματος Υδατικά διαλύματα ουσιών που επιτρέπουν τη διέλευση ηλ. Ρεύματος ονομάζονται ηλεκτρολύτες. Ηλεκτρόλυση είναι η διάσπαση μιας ουσίας με τη βοήθεια ηλεκτρικού ρεύματος. Το νερό μπορεί να διασπαστεί στα συστατικά του (Υδρογόνο και Οξυγόνο) με μια ηλεκτρολυτική συσκευή όπως του διπλανού σχήματος.

12 ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ Ο χώρος μέσα στον οποίο ασκούνται μαγνητικές δυνάμεις λέγεται μαγνητικό πεδίο. Δηλαδή ο χώρος γύρω από ένα μαγνήτη είναι μαγνητικό πεδίο αφού σ αυτό τον χώρο αν φέρουμε άλλο μαγνήτη ή κάποιο σιδηρομαγνητικό υλικό θα ασκηθούν μαγνητικές δυνάμεις. Το μαγνητικό πεδίο μπορεί να είναι ομοιογενές (να έχει την ίδια ένταση σ ολα του τα σημεία) ή ανομοιογενές (να έχει διαφορετική ένταση στα διάφορα σημεία του).το μαγνητικό πεδίο είναι αόρατο, Μπορούμε όμως να το απεικονίσουμε με τις μαγνητικές δυναμικές γραμμές τις οποίες μπορούμε να σχηματίσουμε ρίχνοντας ρινίσματα σιδήρου στο πεδίο. Οι δυναμικές γραμμές : α) δεν τέμνονται μεταξύ τους. β) η πυκνότητα τους μας δείχνει πόσο ισχυρό είναι το πεδίο.δηλαδή όσο πιο πυκνές είναι οι γραμμές, τόσο πιο ισχυρό είναι στα σημεία αυτά το πεδίο.ενώ όσο πιο αραιές είναι, τόσο πιο ασθενές είναι το πεδίο. γ) αν είναι παράλληλες μεταξύ τους, το πεδίο είναι ομοιογενές ενώ αν δεν είναι παράλληλες το πεδίο είναι ανομοιογενές.για παράδειγμά το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται στο χώρο ανάμεσα σε δύο διαφορετικούς πόλους (ετερώνυμους), είναι ομοιογενές (παράλληλες οι μαγνητικές γραμμές) ενώ στον γύρω χώρο το πεδίο είναι ανομοιογενές (οι μαγνητικές γραμμές δεν είναι παράλληλες. Η γη συμπεριφέρεται σαν ένας τεράστιος φυσικός μαγνήτης.το μαγνητικό της πεδίο είναι όμοιο με το πεδίο ενός ραβδόμορφου μαγνήτη. Ο βόρειος μαγνητικός πόλος της γης βρίσκεται πολύ κοντά στον νότιο γεωγραφικό πόλο, ενώ ο νότιος μαγνητικός πόλος της γης βρίσκεται πολύ κοντά στον βόρειο γεωγραφικό πόλο. Ένας αγωγός που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα ασκεί μαγνητική δύναμη. (Oersted) ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Αν τυλίξουμε ένα κομμάτι καλωδίου (πηνίο) γύρω από ένα καρφί και συνδέσουμε τα άκρα του καλωδίου σε μια μπαταρία, το πηνίο συμπεριφέρεται σαν ένας μαγνήτης. Το όλο σύστημα τότε λέγεται ηλεκτρομαγνήτης. Γύρω από το πηνίο δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο. Όταν ένας αγωγός που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα βρεθεί μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο δέχεται από το πεδίο δύναμη (δύναμη laplace)

13 ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ Ένα φαινόμενο που επαναλαμβάνεται με τον ίδιο τρόπο σε ίσους χρόνους, ονομάζεται Περιοδικό. Ταλάντωση ονομάζουμε τη περιοδική κίνηση που κάνει ένα σώμα ( ή σύστημα σωμάτων ) ανάμεσα σε δύο ακραία σημεία. Χαρακτηριστικά μεγέθη μιας ταλάντωσης 1. Θέση ισορροπίας (Ο) Είναι η θέση στην οποία η συνισταμένη όλων των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα μηδενίζεται. 2.Η Απομάκρυνση (Χ) Είναι η απόσταση του σώματος που εκτελεί ταλάντωση από τη θέση ισορροπίας σε μια χρονική στιγμή. 3.Το Πλάτος (Χ ο ) Είναι η μέγιστη απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας. Χ ο 4. Η Περίοδος (Τ) Χ Είναι ο χρόνος που χρειάζεται το σώμα για O να κάνει μια πλήρη ταλάντωση. 5. Η Συχνότητα (f ) Χ ο Είναι ο αριθμός των ταλαντώσεων που γίνονται σε χρόνο t, προς τον χρόνο t. Ισχύει f =N/t δηλαδή συχνότητα = Frequency Αν Ν=1 (μία ταλάντωση) τότε t=t (χρόνος μιας περιόδου) και f=1/t δηλαδή f και Τ αντιστρόφως ανάλογα. Ενεργειακές μετατροπές κατά την ταλάντωση. Για να εκτελέσει ένα σύστημα ταλάντωση πρέπει να πάρει ενέργεια.η ενέργεια αυτή αποθηκεύεται με μορφή δυναμικής ενέργειας στο σύστημα.όταν το σύστημα αρχίζει τη ταλάντωση η αποθηκευμένη ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική και στη συνέχεια πάλι σε δυναμική και ούτω καθεξής.δηλαδή σε κάθε ταλάντωση συμβαίνουν μεταβολές της ενέργειας από δυναμική σε κινητική και αντίστροφα. Αν το σύστημά που ταλαντώνεται αποτελείται από ένα ελατήριο και ένα σώμα, (βλέπε σχήμα), η ενέργεια που θα έχει το σύστημα στις διάφορες θέσεις θα είναι: 1.Στις ακραίες θέσεις Α και Β θα έχει μόνο δυναμική ενέργεια.κινητική ενέργεια στις ακραίες θέσεις δεν θα έχει γιατί σ αυτές τις θέσεις το σύστημα σταματά να κινείται.η δυναμική ενέργεια μάλιστα στις θέσεις αυτές, θα είναι η μεγαλύτερη δυνατή γιατι οι αποστάσεις ΑΟ και ΒΟ απο τη θέση ισορροπίας, ως προς την οποία μετράμε τη δυναμική ενέργεια είναι και οι μεγαλύτερες

14 2.Στη θέση ισορροπίας θα έχει μόνο κινητική ενέργεια.δυναμική ενέργεια δεν θα έχει, γιατί σ αυτή τη θέση η απόσταση απο τη θέση ισσοροπίας είναι ίση με το μηδέν.η κινητική ενέργεια μάλιστα στη θέση ισορροπίας θα είναι η μεγαλύτερη δυνατή γιατί το σώμα όταν περνά απο τη θέση αυτή, έχει τη μεγαλύτερη ταχύτητα.(uκιν=1/2 m υ 2 ) 3.Σε μια τυχαία θέση Γ θα έχει και δυναμική και κινητική ενέργεια.προφανώς όμως όχι τις μεγαλύτερες. Αν ένα σύστημα που ταλαντώνεται είναι ενεργειακά απομονωμένο (δηλαδή δεν υπάρχουν τριβές κ.λ.π) τότε ισχύει το θεώρημα δοατήρησης της μηχανικής ενέργειας: «Όταν έχουμε μετατροπή της κινητικής ενέργειας σε δυναμική ή αντίστροφα, η μηχανική ενέργεια ( άθροισμα κινητικής + μηχανικής ) παραμένει σταθερή, εφ όσον δεν έχουμε μετατροπή αυτής σε ενέργεια άλλης μορφής». ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΠΛΑΤΟΣ ΕΙΔΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΩΝ 1)ΑΜΕΙΩΤΗ :Το πλάτος παραμένει σταθερό. 2)ΦΘΙΝΟΥΣΑ :Το πλάτος ελαττώνεται. 3)ΕΛΕΥΘΕΡΗ: Προσφέρεται ενέργεια μόνο στην αρχή της ταλάντωσης. ΠΡΟΣΦΕΡΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 4)ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΗ: Προσφέρεται ενέργεια κατά διάρκεια της ταλάντωσης από τον διεγέρτη. Κατά την ελεύθερη ταλάντωση το σύστημα έχει πάντα την ίδια συχνότητα, η οποία ονομάζεται ιδιοσυχνότητα f 0 και την ίδια περίοδο, η οποία ονομάζεται ιδιοπερίοδος Τ 0.Η ιδιοσυχνότητα και η ιδιοπερίοδος ενός συστήματος εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά κατασκευής του, δηλαδή αν μιλάμε για ένα σύστημα το οποίο αποτελείται από ένα σώμα κρεμασμένο από ένα ελατήριο, η ιδιοσυχνότητα και η ιδιοπερίοδος θα εξαρτώνται από τη μάζα του κρεμασμένου σώματος και από τα χαρακτηριστικά του ελατηρίου. ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ Αν κατά τη διάρκεια εξαναγκασμένης ταλάντωσης η συχνότητα του διεγέρτη ν δ (δηλαδή του σώματος που προσφέρει στο σύστημα που ταλαντώνεται ενέργεια) που είναι και συχνότητα της ταλάντωσης γίνει ίση με την ιδιοσυχνότητα ν 0 του συστήματος (δηλαδή με τη συχνότητα που έχει το σύστημα όταν ταλαντώνεται ελεύθερα) τότε έχουμε το φαινόμενο του συντονισμού. f δ =f ο ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ ΤΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ: Όταν έχουμε φαινόμενο συντονισμού το πλάτος της ταλάντωσης γίνεται μέγιστο ΕΚΚΡΕΜΕΣ

15 Φυσικό εκκρεμές :Κάθε στερεό σώμα που ταλαντώνεται γύρω από άξονα που δεν διέρχεται από το κέντρο βάρους του. ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Τι είδους ταλάντωση εκτελούν τα κτίρια στη διάρκεια σεισμού ; Τι πρέπει να συμβεί ώστε η ταλάντωση να προκαλέσει τις μέγιστες καταστροφές ; Να δικαιολογήσετε πλήρως την απάντησή σας. 2.Ενα σώμα κρεμασμένο σε ελατήριο ταλαντώνεται ελεύθερα με συχνότητα 5Hz. Με ποιά περίοδο θα ταλαντωθεί το σύστημα αν δεχθεί εξωτερική περιοδική δύναμη με συχνότητα 2Hz ; 3.Η δυναμική ενέργεια ενός συστήματος μάζας m=0,1kg που ταλαντώνεται είναι 5joule, όταν αυτό βρίσκεται στη θέση μέγιστης απομάκρυνσης.να υπολογιστούν η κινητική ενέργεια και η ταχύτητα του συστήματος, όταν περνάει από τη θέση ισορροπίας του. Απλό ή Μαθηματικό εκκρεμές: Το σύστημα το οποίο αποτελείται από ένα μικρό σώμα κρεμασμένο στην άκρη νήματος. φ Χαρακτηριστικά μεγέθη του απλού εκκρεμούς 1.Το μήκος του εκκρεμούς (l) Είναι το μήκος του νήματος 2.Το Πλάτος του εκκρεμούς (φ) Είναι η μέγιστη γωνία που σχηματίζει το νήμα. 3.Η Περίοδος (Τ) Είναι ο χρόνος που χρειάζεται το εκκρεμές για κάνει μια πλήρη αιώρηση. 4.Η Συχνότητα (f) Είναι ο αριθμός των αιωρήσεων που γίνονται σε χρόνο t, προς τον χρόνο t. f=1/τ f= N/t ή Συχνότητα= 1/T ΝΟΜΟΙ ΤΟΥ ΑΠΛΟΥ ΕΚΚΡΕΜΟΥΣ 1.Η περίοδος είναι ανεξάρτητη από το πλάτος όταν αυτό παίρνει μικρές τιμές (φ<5 0 ) 2.Η περίοδος είναι ανεξάρτητη από το υλικό και τη μάζα του κρεμασμένου σώματος όταν το μήκος του νήματος παραμένει l σταθερό. T=2π 3.Η περίοδος είναι ανάλογη με τη τετραγωνική ρίζα του μήκους. g 4.Η περίοδος είναι αντιστρόφως ανάλογη με την τετραγωνική ρίζα της επιτάχυνσης της βαρύτητας g, όταν το μήκος του νήματος παραμένει σταθερό.

16 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΑΤΑ ΤΙΣ ΑΙΩΡΗΣΕΙΣ ΑΠΛΟΥ ΕΚΚΡΕΜΟΥΣ Για να εκτελέσει ένα απλό εκκρεμές αιωρήσεις πρέπει να πάρει ενέργεια.η ενέργεια αυτή αποθηκεύεται με μορφή δυναμικής ενέργειας στο εκκρεμές.όταν το εκκρεμές αρχίζει τη αιώρηση η αποθηκευμένη ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική και στη συνέχεια πάλι σε δυναμική και ούτω καθεξής.δηλαδή σε κάθε αιώρηση συμβαίνουν μεταβολές της ενέργειας από δυναμική σε κινητική και αντίστροφα. Όταν ένα απλό εκκρεμές αιωρείται η ενέργεια που θα έχει στις διάφορες θέσεις θα είναι: 1.Στις ακραίες θέσεις Α και Β θα έχει μόνο δυναμική ενέργεια.κινητική ενέργεια στις ακραίες θέσεις δεν θα έχει γιατί σ αυτές τις θέσεις το σύστημα σταματά να κινείται.η δυναμική ενέργεια μάλιστα στις θέσεις αυτές, θα είναι η μεγαλύτερη δυνατή γιατι η αποστάση d απο το επίπεδο χψ ως προς το οποίο μετράμε τη δυναμική ενέργεια είναι και η μεγαλύτερη.(uδυν=m g h ) 2.Στη θέση ισορροπίας Ο θα έχει μόνο κινητική ενέργεια.δυναμική ενέργεια δεν θα έχει, γιατί σ αυτή τη θέση η απόσταση d απο το επίπεδο χψ ως προς το οποίο μετράμε τη δυναμική ενέργεια είναι ίση με το μηδέν.η κινητική ενέργεια μάλιστα στη θέση ισορροπίας θα είναι η μεγαλύτερη δυνατή γιατί το σώμα όταν περνά απο τη θέση αυτή, έχει τη μεγαλύτερη ταχύτητα.(kκιν=1/2 m υ 2 ) 3.Σε μια τυχαία θέση Γ θα έχει και δυναμική και κινητική ενέργεια.προφανώς όμως όχι τις μεγαλύτερες. Αν ένα εκκρεμές που αιωρείται είναι ενεργειακά απομονωμένο τότε ισχύει το θεώρημα δοατήρησης της μηχανικής ενέργειας: «Όταν έχουμε μετατροπή της κινητικής ενέργειας σε δυναμική ή αντίστροφα, η μηχανική ενέργεια ( άθροισμα κινητικής + μηχανικής ) παραμένει σταθερή, εφ όσον δεν έχουμε μετατροπή αυτής σε ενέργεια άλλης μορφής». Ασκήσεις 1.Ενα απλό εκκρεμές με μήκος νήματος l=1m εκτελεί 30 ταλαντώσεις σε 60sec.Να βρεθεί η επιτάχυνση της βαρύτητας g. 2.Τι είδους ταλάντωση εκτελούν τα κτίρια στη διάρκεια σεισμού ; Τι πρέπει να συμβεί ώστε η ταλάντωση να προκαλέσει τις μέγιστες καταστροφές ; Να δικαιολογήσετε πλήρως την απάντησή σας. 3.Ενα σώμα κρεμασμένο σε ελατήριο ταλαντώνεται ελεύθερα με συχνότητα 5Hz. Με ποια περίοδο θα ταλαντωθεί το σύστημα αν δεχθεί εξωτερική περιοδική δύναμη με συχνότητα 2Hz ;

17 4.Η δυναμική ενέργεια ενός συστήματος μάζας m=0,1kg που ταλαντώνεται είναι 5joule, όταν αυτό βρίσκεται στη θέση μέγιστης απομάκρυνσης. Να υπολογιστούν η κινητική ενέργεια και η ταχύτητα του συστήματος, όταν περνάει από τη θέση ισορροπίας του. 5.Ένα απλό εκκρεμές κάνει 60 αιωρήσεις σε 2 λεπτά ενώ ένα άλλο κάνει 120 αιωρήσεις στον ίδιο χρόνο και στον ίδιο τόπο. Να βρεθεί ο λόγος των μηκών των δύο εκκρεμών l 1 /l 2. 6.Δύο απλά εκκρεμή με μήκη l 1 και l 2 (l 1 =4 l 2 ), αιωρούνται στον ίδιο τόπο.να βρείτε το λόγο των περιόδών τους Τ 1 / Τ 2. ΚΥΜΑΤΑ «Κύμα είναι η διάδοση μιας διαταραχής (ανωμαλίας) μέσα σε ένα ελαστικό μέσο με ορισμένη ταχύτητα» Ελαστικό μέσο ονομάζεται κάθε σώμα του οποίου τα μόρια συνδέονται με ελαστικές δυνάμεις.δηλαδή δυνάμεις μεταξύ των μορίων που επιτρέπουν τη μερική τους κίνηση γύρω από τη θέση ισορροπίας. Τα κύματα μεταφέρουν ενέργεια χωρίς να μεταφέρουν ύλη. Δηλαδή τα μόρια του ελαστικού μέσου δεν μετακινούνται από τη θέση ισορροπίας. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ΤΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ 1.Το μήκος του κύματος λ Είναι η απόσταση που διανύει το κύμα σε χρόνο ίσο με την περίοδο του. 2.Το Πλάτος του κύματος Είναι το πλάτος ταλαντώσεων των μορίων του ελαστικού μέσου στο οποίο διαδίδεται το κύμα. 1. Η Περίοδος Τ Είναι η περίοδος ταλαντώσεων των μορίων του ελαστικού μέσου στο οποίο διαδίδεται το κύμα. 2. Η Συχνότητα f Είναι η συχνότητα ταλαντώσεων των μορίων του ελαστικού μέσου στο οποίο διαδίδεται το κύμα. Είδη κυμάτων Μηχανικά κύματα: κύματα τα οποία διαδίδονται στα υλικά μέσα (στερεά,υγρά,αέρια). Μηχανικά κύματα είναι τα θαλάσσια, τα ηχητικά, τα σεισμικά. Η διάδοσή τους απαιτεί την ύπαρξη μορίων δηλαδή δεν μπορούν να διαδοθούν στο κενό. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα: είναι η διάδοση διαταραχών του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου στο χώρο.διαδίδονται και στο κενό με τη ταχύτητα του φωτός. ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ υ=λ f ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΚΥΜΑΤΩΝ ΚΥΜΑΤΑ

18 ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΚΥΜΑΤΑ Τα μόρια του ελαστικού μέσου ταλαντώνονται με διεύθυνση κάθετη στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος.τα εγκάρσια κύματα διαδίδονται μόνο στα στερεά. ΔΙΑΜΗΚΗ ΚΥΜΑΤΑ Τα μόρια του ελαστικού μέσου ταλαντώνεται με διεύθυνση παράλληλη προς τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος.τα εγκάρσια κύματα διαδίδονται στα στερεά, στα υγρά και στα αέρια.. ΗΧΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ (ΗΧΟΣ) Ήχος ονομάζεται το μηχανικό κύμα το οποίο παράγεται από τις ταλαντώσεις διαφόρων σωμάτων. Ισχύει: Το ανθρώπινο αυτί ακούει ήχους με συχνότητες από 20Hz μέχρι 20000Hz.Οι ήχοι με συχνότητα μικρότεροι των 20Hz λέγονται υπόηχοι ενώ αυτοί με συχνότητα μεγαλύτερη από 20000Hz λέγονται υπέρηχοι. Πολλά ζώα αντιλαμβάνονται τους υπόηχους και τους υπέρηχους. Τα ηχητικά κύματα διαδίδονται και στα στερεά και στα υγρά και στα αέρια. ταχύτητα ήχου στα στερεά > ταχύτητα ήχου στα υγρά > ταχύτητα ήχου στα αέρια Η ταχύτητα του ήχου εξαρτάται από την θερμοκρασία του μέσου μέσα στο οποίο διαδίδεται. Τα sonars είναι συσκευές που εκμεταλλεύονται τη διάδοση των κυμάτων μέσα στη θάλασσα όπως ακριβώς τα ραντάρ στην ατμόσφαιρα..ο σκοπός των sonars είναι ο εντοπισμός υποβρυχίων και η χαρτογράφηση του βυθού. Την τεχνική των sonars χρησιμοποιούν τα δελφίνια και οι νυχτερίδες.

19 Ο ήχος όταν συναντά εμπόδιο ανακλάται. «Τα θέατρα των αρχαίων Ελλήνων έχουν ένα χαρακτηριστικό. Οι κερκίδες αντανακλούν η μία μετά την άλλη τον ήχο της φωνής και ο ήχος επιστρέφει στους ηθοποιούς με μια καθυστέρηση ανάλογη της απόστασης. Έτσι, o ανακλώμενος ήχος εξαρτάται κυρίως από το ύψος των κερκίδων και λιγότερο από τη φωνή του ηθοποιού.» Ασκήσεις 1.Μια ηχητική πηγή στέλνει ηχητικά κύματα συγχρόνως μέσα στον αέρα και μέσα στο νερό.με πόση διαφορά χρόνου φτάνουν τα ηχητικά κύματα σ έναν άνθρωπο που βρίσκεται 1700m μακριά; Η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 340m/sec και στο νερό 1440m/sec; 2.Ένας άνθρωπος βγάζει μια κραυγή μικρής διάρκειας μπροστά σε ένα ψηλό εμπόδιο και ακούει την ηχώ του μετά από 1,6s.Όταν πλησιάζει προς το εμπόδιο κατά 33m και κάνει το ίδιο ακούει την ηχώ του μετά από 1,4sec.Να υπολογισθεί η απόσταση του παρατηρητή από το εμπόδιο στη πρώτη περίπτωση και η ταχύτητα του ήχου. 3.Ενας ήχος κάποιας συχνότητας, μέσα σε ένα υγρό έχει μήκος κύματος λ υ και μέσα στον αέρα μήκος κύματος λ α. Αν λ υ / λ α =3. να βρείτε την ταχύτητα του ήχου μέσα στο υγρό, αν η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 340m/s. 4.Η ταχύτητα διάδοσης ενός κύματος σε ένα μέσο είναι υ=4000m/s και το μήκος κύματός του είναι λ=2m. Ποια είναι η συχνότητά του και ποια η περίοδος του;[ 5.Ενας ήχος κάποιας συχνότητας, μέσα στον αέρα έχει μήκος κύματος λα και μέσα σε ένα υγρό μήκος κύματος λυ. Αν λυ/λα=3, να βρείτε την ταχύτητα του ήχου μέσα στον αέρα, αν η ταχύτητα του ήχου στο υγρό είναι 1020m/s. 6. Η ταχύτητα διάδοσης ενός κύματος σε ένα μέσο είναι υ=4000m/s και το μήκος κύματός του είναι λ=2m. Ποια είναι η συχνότητά του και ποια η περίοδος του; 7.Όπλο ρίχνει βλήμα, με ταχύτητα υ=600m/s, σε στόχο ο οποίος απέχει απόσταση Χ=1200m.Πού πρέπει να τοποθετηθεί παρατηρητής, στην ευθεία που ενώνει το όπλο με τον στόχο, για να ακούσει συγχρόνως τον ήχο από τον πυροβολισμό και τον ήχο από το χτύπημα του στόχου;ταχύτητα ήχου υ=340m/s. X Ψ

20 ΟΠΤΙΚΗ Το φως Πώς βλέπουμε; Όταν ένα αντικείμενο φωτίζεται, από μια φωτεινή πηγή το φως πέφτοντας επάνω του σκορπίζεται.αν ένα μέρος από το φως αυτό φτάσει στα μάτια μας μπορεί να διεγείρει το οπτικό νεύρο που τελικά μεταβιβάζει το φωτεινό ερέθισμα στο κέντρο όρασης του εγκεφάλου. Φωτεινές πηγές Τα σώματα που ακτινοβολούν ονομάζονται φωτεινές πηγές.οι περισσότερες φωτεινές πηγές ακτινοβολούν λόγω της υψηλής τους θερμοκρασίαςκάθε πηγή φωτός παράγει φως γιατί μετατρέπει κάποια μορφή ενέργειας σε φως.ο ήλιος, η πρωταρχική πηγή φωτός για τον πλανήτη μας, παράγει θερμότητα και φως με πυρηνικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στον πυρήνα του. Το φως μεταφέρει ενέργεια Το φως φωτίζει, θερμαίνει, παράγει ηλεκτρικό ρεύμα, προκαλεί χημικές μεταβολές.ολα αυτά για να πραγματοποιηθούν χρειάζονται ενέργεια.αρα το φως μεταφέρει ενέργεια. Ταχύτητα του φωτός Το φως διαδίδεται ευθύγραμμα με πολύ μεγάλη ταχύτητα.η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι Km/sec.Με αυτή την ταχύτητα το φως από τον ήλιο στη γη φτάνει σε 8 λεπτά και 20 δευτερόλεπτα.η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι κατά τον Einstein αξεπέραστη. Έτος φωτός Η απόσταση που διανύει το φως μέσα σε ένα έτος ονομάζεται έτος φωτός.το έτος φωτός είναι μονάδα μέτρησης των αποστάσεων μεταξύ των ουρανίων σωμάτων.τα περισσότερα αστέρια απέχουν από τη γη τεράστιες αποστάσεις, δηλαδή πολλά έτη φωτός.αυτό σημαίνει ότι η εικόνα των περισσοτέρων αστεριών στο βραδινό ουρανό είναι εικόνα του παρελθόντος.δηλαδή όταν βλέπουμε ένα αστέρι το οποίο απέχει από τη γη 2000 έτη φωτός, βλέπουμε το αστέρι όπως ήταν 2000 χρόνια πριν.και αυτό γιατί η εικόνα του για να έρθει στη γη χρειάζεται 2000 χρόνια. Διαφανή Αδιαφανή Ημιδιαφανή σώματα Τα σώματα τα οποία επιτρέπουν τη διέλευση του φωτός τα ονομάζουμε διαφανή.αυτά τα οποία δεν επιτρέπουν τη διέλευση του φωτός τα ονομάζουμε αδιαφανή και αυτά τα οποία επιτρέπουν τη μερική διέλευση του φωτός ημιδιαφανή. Έκ λει ψη Ηλί ου Έκλειψη Σελήνης

21 «Σε μια σεληνιακή έκλειψη λέγεται πως οφείλει τη σωτηρία της ζωής του καθώς και της ζωής του πληρώματός του ο Χριστόφορος Κολόμβος το 1504, όταν το πλοίο τους εξόκειλε στην ακτή της Τζαμάικα και οι εξερευνητές ήρθαν αντιμέτωποι με την έχθρα των ιθαγενών. Συμβουλευόμενος ο Κολόμβος ένα αστρονομικό ημερολόγιο, διαπίστωσε πως στις 29 Φεβρουαρίου του 1504 θα συντελούνταν ολική έκλειψη της σελήνης. Έτσι κάλεσε τους αρχηγούς των ιθαγενών και τους προειδοποίησε πως εάν δεν συνεργαστούν μαζί του, θα εξαφανίσει τη Σελήνη. Η προειδοποίηση, φυσικά, επαληθεύτηκε κάνοντας τους τρομοκρατημένους ιθαγενείς να εκλιπαρούν τον Κολόμβο να ξαναβάλει το φεγγάρι στον ουρανό.» Ανάκλαση του φωτός Το φως όταν πέφτει σε μια επιφάνεια αλλάζει πορεία. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ανάκλαση. Κατοπτρική ανάκλαση Όταν μια δέσμη φωτός πέφτει σε λείες επιφάνειες αλλάζει πορεία παραμένοντας όμως φωτεινή και συγκεντρωμένη. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται κατοπτρική ανάκλαση. Διάχυτη ανάκλαση Όταν μια δέσμη φωτός πέφτει σε άγριες επιφάνειες αλλάζει πορεία ακολουθώντας όμως διάφορες κατευθύνσεις. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διάχυτη ανάκλαση. Νόμοι ανάκλασης 1.Η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης. θ1=θ2 2.Η προσπίπτουσα, η ανακλώμενη και η κάθετη στο κάτοπτρο ευθεία βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο ΚΑΤΟΠΤΡΑ ΕΠΙΠΕΔΑ --- ΚΟΙΛΑ ---- ΚΥΡΤΑ Επίπεδα κάτοπτρα γ)το είδωλο είναι όρθιο. δ)αλλά οπτικά αντεστραμμένο. ε)το είδωλο είναι ίσο με το αντικείμενο. α)το είδωλο σχηματίζεται σε απόσταση από το κάτοπτρο ίση με την απόσταση του αντικειμένου από το κάτοπτρο. β)το είδωλο είναι φανταστικό.(δηλαδή σχηματίζεται από την προέκταση των ανακλωμένων ακτίνων.) ΚΟΙΛΑ ΚΑΙ ΚΥΡΤΑ ΚΑΤΟΠΤΡΑ

22 Στα κοίλα αλλά και στα κυρτά κάτοπτρα: 1)Το μέσο του τόξου του κατόπτρου ονομάζεται κορυφή του κατόπτρου (O). 2)Το κέντρο (K) της σφαίρας στην οποία ανήκει το κάτοπτρο ονομάζεται κέντρο καμπυλότητας ή κέντρο του κατόπτρου. 2)Η ευθεία (KΟ) που συνδέει τη κορυφή (O) με το κέντρο καμπυλότητας (K) ονομάζεται άξονας. 3)Οι ανακλώμενες ακτίνες παραλλήλων προς τον άξονα προσπιπτουσών ακτίνων, περνούν όλες από ένα σημείο που λέγεται εστία (Ε). 4)Η απόσταση (OΕ) της κορυφής από την εστία λέγεται εστιακή απόσταση f. (R=2f) 5) Η απόσταση ΟK λέγεται ακτίνα καμπυλότητας (R). Ερωτήσεις 1)Σε τι διαφέρουν η κατοπτρική και η διάχυτη ανάκλαση; 2)Μπορείτε να βρείτε την ακτίνα καμπυλότητας κοίλου κατόπτρου το οποίο δίνει είδωλο στη θέση του αντικειμένου, αν αυτό είναι τοποθετημένο κάθετα επάνω στον άξονα και σε απόσταση 50cm από τη κορυφή του; 3)Ποιά είναι η πορεία φωτεινής ακτίνας, η οποία πέφτει σε κοίλο κάτοπτρο παράλληλα προς τον άξονα, μετά την ανάκλασή της; 4)Ποιά είναι η πορεία φωτεινής ακτίνας, η οποία πέφτει σε κοίλο κάτοπτρο περνώντας από το κέντρο καμπυλότητας, μετά την ανάκλασή της; ΔΙΑΘΛΑΣΗ Διάθλαση ονομάζεται η αλλαγή της πορείας του φωτός όταν αυτό περνάει από ένα διαφανές σώμα σε άλλο διαφανές. Επί της διαχωριστικής επιφάνειας το φως εν μέρει διαθλάται και εν μέρει ανακλάται.(εκτός ορισμένων ειδικών περιπτώσεων) Η διάθλαση του φωτός οφείλεται στην διαφορετική ταχύτητα με την οποία κινείται το φως στα δύο διαφανή σώματα. Δείκτης διάθλασης Όταν το φως περνά από τον αέρα ή το κενό σε κάποιο άλλο υλικό τότε το σταθερό αριθμό του ανωτέρω πηλίκου τον ονομάζουμε δείκτη διαθλάσεως (η) του υλικού και έτσι έχουμε =η Ισχύει επίσης ότι ο δείκτης διάθλασης η ενός διαφανούς σώματος, ισούται με το πηλίκο της

23 ταχύτητας του φωτός στο κενό c 0 προς την ταχύτητα c του φωτός στο σώμα. η = c 0 /c Σχετικός δείκτης διάθλασης Σχετικός δείκτης διάθλασης η 1,2 του διαφανούς σώματος 1 ως προς το διαφανές σώμα 2, καλείται το πηλίκο των ταχυτήτων του φωτός(c 1 και c 2 αντίστοιχα)στα δύο διαφανή σώματα. η 1,2 = c 1 /c 2 Ορική γωνία Ορική γωνία, για μια διαχωριστική επιφάνεια δυο διαφανών σωμάτων, λέγεται η τιμή της γωνίας πρόσπτωσης π για την οποία η γωνία διάθλασης δ γίνεται ίση με 90 0.Σε αυτή την περίπτωση η διαθλώμενη ακτίνα κινείται παράλληλα προς την διαχωριστική των δύο διαφανών σωμάτων επιφάνεια. Ολική ανάκλαση Ολική ανάκλαση ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο μια φωτεινή ακτίνα πέφτοντας στη διαχωριστική επιφάνεια δύο διαφανών σωμάτων και η γωνία πρόσπτωσης είναι μεγαλύτερη της ορικής, η ακτίνα δεν παθαίνει διάθλαση αλλά μόνο ανάκλαση. Φαινομενική ανύψωση λόγω διάθλασης

24 ΓΙΑ ΤΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ ΙΣΧΥΟΥΝ Η προσπίπτουσα ακτίνα, η διαθλώμενη ακτίνα και η κάθετη στο σημείο πρόσπτωσης βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Όταν αυξάνεται η γωνία πρόσπτωσης, αυξάνεται και η γωνία διάθλασης. Όταν η γωνία πρόσπτωσης είναι μηδέν μοίρες (δηλαδή όταν το φως πέφτει κάθετα στην επιφάνεια) το φως δεν αλλάζει γωνία. Διάθλαση φωτός μέσα από πλάκα διαφανούς σώματος με παράλληλες έδρες. Το φως μετά δύο διαδοχικές διαθλάσεις (από τον αέρα στο διαφανές σώμα και από το διαφανές σώμα στον αέρα) συνεχίζει να κινείται παράλληλα προς την αρχική κατεύθυνση. ΑΝΤΙΚΑΤΟΠΤΡΙΣΜΟΣ

25 Σε περιοχές όπου το έδαφος ζεσταίνεται πολύ(π.χ ασφαλτοστρωμένοι δρόμοι το καλοκαίρι), ζεσταίνεται επίσης πολύ και ο αέρας που βρίσκεται πάνω από το έδαφος.αυτό έχει σαν αποτέλεσμα ο αέρας αυτός να γίνεται αραιότερος και άρα η ταχύτητα του φωτός σε αυτόν διαφορετική από την ταχύτητα του φωτός στον γύρω κρύο αέρα.οι φωτεινές ακτίνες λοιπόν, λόγω διάθλασης, παθαίνουν μια διαρκή κάμψη προς τα πάνω ώστε ένας άνθρωπος να βλέπει τελικά το είδωλο του ουρανού επάνω στον δρόμο και να νομίζει ότι ο δρόμος είναι βρεγμένος.κάτι παρόμοιο μπορεί να συμβεί και στην έρημο με το είδωλο ενός φοίνικα. ΦΑΚΟΙ Φακός ονομάζεται κάθε διαφανές σώμα το οποίο περιορίζεται από δύο σφαιρικές επιφάνειες ή μια σφαιρική και μια επίπεδη.οι φακοί είναι συνήθως κατασκευασμένοι από καθαρό γυαλί ή άλλο διαφανές υλικό, αλλά το ρόλο του φακού μπορεί να τον παίξει ακόμα και μια σταγόνα νερού. Οι φακοί αλλάζουν την πορεία του φωτός λόγω διάθλασης.τούς φακούς τους διακρίνουμε σε: 1. συγκλίνοντες ή συγκεντρωτικοί 2. αποκλίνοντες ή αποκεντρωτικοί (παχύτεροι στη μέση στενότεροι παχύτεροι στα άκρα στενότεροι στα άκρα) τη μέση) Στους συγκλίνοντες φακούς οι Στους αποκλίνοντες φακούς οι παράλληλες δέσμες φωτός παράλληλες δέσμες φωτός διαθλώνται και συγκεντρώνονται διαθλώνται και απομακρύνονται σε ένα σημείο E που λέγεται εστία. η μια από την άλλη.το σημείο στο Η απόσταση της εστίας από το οποίο συναντώνται οι προεκτάσεις κέντρο του φακού λέγεται εστιακή τους λέγεται εστία E. απόσταση f.

26 Οι συγκλίνοντες και οι αποκλίνοντες φακοί δημιουργούνται από την τομή δύο σφαιρών ή την τομή μιας σφαίρας και μιας επίπεδης επιφάνειας. Εστία (Ε) του φακού ονομάζουμε το σημείο, στο οποίο συγκεντρώνονται οι ακτίνες της συγκλίνουσας δέσμης φωτός ή οι προεκτάσεις της αποκλίνουσας. Σε κάθε φακό έχουμε δύο εστίες συμμετρικές. Η ευθεία που συνδέει τις δύο κορυφές ενός φακού λέγεται οπτικός άξονας (ΑΒ).Η απόσταση της εστίας από τον οπτικό άξονα λέγεται εστιακή απόσταση (f). Σε κάθε φακό έχουμε δύο εστιακές αποστάσεις συμμετρικές. Κύριο άξονα ενός φακού ονομάζουμε την ευθεία, που περνά από το κέντρο του φακού και είναι κάθετη σε αυτόν. Το σημείο στο οποίο τέμνονται ο οπτικός άξονας και ο κύριος άξονας λέγεται οπτικό κέντρο. Η απόσταση του κέντρου καμπυλότητας (Κ) από το οπτικό κέντρο (Ο) λέγεται ακτίνα καμπυλότητας (R). Ισχύει: R=2 f ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ Όλα τα σώματα αποτελούνται από μόρια και αυτά από άτομα.τα άτομα μικροσκοπικά, περίπου σφαιρικά, σωματίδια περιέχουν έναν πυρήνα ο οποίος αποτελείται από δυο ειδών σωματίδια τα πρωτόνια (p) και τα νετρόνια (n). Τα πρωτόνια και νετρόνια όπου αποτελούν τον πυρήνα ονομάζονται νουκλεόνια.. Τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα ενώ τα νετρόνια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα.γύρω από τον πυρήνα σε περίπου κυκλικές τροχιές, που ονομάζονται ηλεκτρονικές στοιβάδες, περιφέρονται άλλα σωματίδια, που ονομάζονται ηλεκτρόνια (e), τα οποία είναι αρνητικά φορτισμένα.

27 Η μάζα των πρωτονίων είναι ίση με τη μάζα των νετρονίων και περίπου 2000 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα των ηλεκτρονίων. Αυτό σημαίνει ότι σχεδόν όλη η μάζα του ατόμου είναι συγκεντρωμένη στον πυρήνα. Αντίθετα, ο πυρήνας καταλαμβάνει ελάχιστο μόνο τμήμα του όγκου ολόκληρου του ατόμου, γιατί τα ηλεκτρόνια, περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα σε σχετικά μεγάλες αποστάσεις. Για να δώσουμε μια σαφή εικόνα, μπορούμε να πούμε ότι, εάν παρατηρήσουμε τον πυρήνα σαν σφαίρα με διάμετρο 1 εκατοστό, ολόκληρο το άτομο θα πρέπει να παρασταθεί σαν σφαίρα διαμέτρου 100 έως μέτρα. Ο αριθμός των πρωτονίων του πυρήνα ονομάζεται Ατομικός Αριθμός (Ζ). Ο αριθμός των νουκλεονίων, δηλαδή των πρωτονίων (Ζ) και νετρονίων (Ν) ονομάζεται Μαζικός αριθμός (Α). Προφανώς ισχύει: Α=Ζ+Ν Τα άτομα που έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό (Α) αλλά διαφορετικό μαζικό αριθμό (Ζ), δηλαδή διαφορετικό αριθμό νετρονίων ονομάζονται ισότοπα. Το φορτίο του κάθε ηλεκτρονίου είναι, σε απόλυτη τιμή, ίσο με το φορτίο του κάθε πρωτονίου (q πρ =q ηλ. = 1, C).Με τη διαφορά ότι το ένα είναι θετικό και το άλλο αρνητικό.το κάθε άτομο σε κανονικές συνθήκες είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.αυτό συμβαίνει γιατί ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι ίδιος με τον αριθμό των πρωτονίων.επειδή δε τα διάφορα σώματα αποτελούνται από άτομα, άρα σε κανονικές συνθήκες και όλα τα σώματα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα.χημικό στοιχείο είναι μια χημική ουσία που δεν μπορεί να διαιρεθεί σε άλλες απλούστερες χημικές ουσίες με οποιαδήποτε τρόπο. Η μικρότερη μονάδα των στοιχείων είναι το άτομο. Ένα στοιχείο περιέχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων σε όλα τα άτομά του. Στο φλοιό της Γης υπάρχουν 92 διαφορετικά χημικά στοιχεία. Σε αναλογία κατά σειρά είναι : το οξυγόνο, το πυρίτιο, το αργίλιο. Υπάρχουν στοιχεία των οποίων ο πυρήνας διασπάται από μόνος του. Τα στοιχεία αυτά ονομάζονται ραδιενεργά.