ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 5: ΟΙ ΝΟΜΟΙ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Transcript

1 ΦΥΣΙΚΗ Ενότητα 5: ΟΙ ΝΟΜΟΙ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί ενότητας Εύρεση των δυνάμεων που ασκούνται σε ένα σώμα και ανάλυση τους σε σύστημα καρντεσιανών συντεταγμένων. Η χρήση του 1 ου νόμου του Νεύτωνα στην ανάλυση προβλημάτων στατικής και δυναμικής ισορροπίας. Η χρήση του 2 ου νόμου του Νεύτωνα στον υπολογισμό επιτάχυνσης και άλλων κινηματικών μεγεθών (θέσης, ταχύτητας) ενός σώματος υπό την επίδραση διαφόρων σταθερών δυνάμεων. Ανάλυση των δυνάμεων αλληλεπίδρασης μεταξύ συζευγμένων σωμάτων χρησιμοποιώντας τον 3 ο νόμο του Νεύτωνα. Κατανόηση της φύσης της στατικής και της κινητικής τριβής και λύση προβλημάτων ολίσθησης στα οποία υπάρχει τριβή. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας Οι νόμοι της κίνησης. Κατηγορίες δυνάμεων. Πρώτος νόμος Νεύτωνα. Δεύτερος νόμος Νεύτωνα. Τριβή ολίσθησης. Παραδείγματα. 5

6 Οι νόμοι της κίνησης Μέχρι τώρα, περιγράψαμε την κίνηση ενός σώματος συναρτήσει της θέσης, της ταχύτητας, και της επιτάχυνσής του. Δεν λάβαμε υπόψη μας τι μπορεί να επηρεάζει αυτή την κίνηση. Πρέπει να εξετάσουμε δύο κύριους παράγοντες για να απαντήσουμε στα ερωτήματα που σχετίζονται με τις αιτίες μεταβολής της κίνησης ενός σώματος: τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα. τη μάζα του σώματος. Η δυναμική μελετάει τα αίτια της κίνησης. Θα ξεκινήσουμε με τους τρεις βασικούς νόμους της κίνησης. Διατυπώθηκαν από τον Ισαάκ Νεύτωνα. 6

7 Σερ Ισαάκ Νεύτωνας Διατύπωσε τους βασικούς νόμους της μηχανικής.. Ανακάλυψε τον νόμο της παγκόσμιας βαρύτητας. Ανακάλυψε τις μαθηματικές μεθόδους του διαφορικού λογισμού. Ερμήνευσε πολλές παρατηρήσεις σχετικά με το φως και την οπτική. Εικόνα: Ισαάκ Νεύτωνας. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 7

8 Δύναμη Οι δυνάμεις στην καθημερινή εμπειρία μας. Σπρώχνουμε ένα σώμα για να το μετακινήσουμε. Πετάμε ή κλωτσάμε μια μπάλα. Ενδέχεται να σπρώξουμε ένα σώμα χωρίς να καταφέρουμε να το μετακινήσουμε. 8

9 Κατηγορίες δυνάμεων Οι δυνάμεις από επαφή αναπτύσσονται κατά τη φυσική επαφή δύο σωμάτων. Παραδείγματα α, β και γ. Οι δυνάμεις από απόσταση δρουν μέσα στον κενό χώρο, χωρίς να απαιτείται φυσική επαφή Παραδείγματα δ, ε και στ. Εικόνα: Κατηγορίες δυνάμεων. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 9

10 Μέτρηση δυνάμεων Μπορούμε να μετρήσουμε τη δύναμη χρησιμοποιώντας την παραμόρφωση ενός ελατηρίου. Αν διπλασιαστεί η δύναμη, θα διπλασιαστεί και η ένδειξη της ζυγαριάς. Όταν ασκηθούν και οι δύο δυνάμεις ταυτόχρονα, η ένδειξη θα είναι τριπλάσια της αρχικής. Εικόνα: Μέτρηση δυνάμεων. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 10

11 Διανυσματική φύση των δυνάμεων (1/2) 11

12 Διανυσματική φύση των δυνάμεων (2/2) Εικόνα: Διανυσματική φύση των δυνάμεων. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 12

13 Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα Αν σε ένα σώμα δεν ασκείται δύναμη, η επιτάχυνσή του είναι μηδενική, επομένως, το σώμα είτε είναι ακίνητο είτε κινείται με σταθερή ταχύτητα. Ένα σώμα στο οποίο δεν ασκούνται δυνάμεις λέμε ότι είναι ένα απομονωμένο σώμα. Επομένως, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι κάθε απομονωμένο σώμα είτε είναι ακίνητο είτε κινείται με σταθερή ταχύτητα. 13

14 Σωματίδιο σε ισορροπία Αν η επιτάχυνση ενός είναι μηδενική, λέμε ότι το σώμα βρίσκεται σε ισορροπία. Από μαθηματικής άποψης, η συνισταμένη δύναμη που ασκείται στο σώμα είναι μηδενική. Αυτή η σχέση, στην περίπτωση δύο διαστάσεων (οι δυνάμεις στο ίδιο επίπεδο), αναλύεται σε δύο συνιστώσες κατά τους άξονες x και y: και 14

15 Ισορροπία Παράδειγμα 1 (1/2) Μια λάμπα κρέμεται από μια αβαρή αλυσίδα με αμελητέα μάζα. Οι δυνάμεις που ασκούνται στη λάμπα είναι: η βαρυτική δύναμη με κατεύθυνση προς τα κάτω. η τάση της αλυσίδας με κατεύθυνση προς τα πάνω. Η συνθήκη της ισορροπίας δίνει: F y 0 T - F g 0 T F g 15

16 Ισορροπία Παράδειγμα 1 (2/2) Εικόνα: Ισορροπία. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 16

17 Ισορροπία Παράδειγμα 2 (1/7) Ένας φωτεινός σηματοδότης κρέμεται από δύο συρματόσκοινα. Σχεδιάστε το διάγραμμα των δυνάμεων που ασκούνται στον σηματοδότη. Σχεδιάστε το διάγραμμα των δυνάμεων που ασκούνται στον κόμβο Κ που συγκρατεί τα τρία συρματόσκοινα. Εικόνα: Ισορροπία. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 17

18 Ισορροπία Παράδειγμα 2 (2/7) Εικόνα: Ισορροπία. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 18

19 Ισορροπία Παράδειγμα 2 (3/7) 19

20 Ισορροπία Παράδειγμα 2 (4/7) Εικόνα: Ισορροπία. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 20

21 Ισορροπία Παράδειγμα 2 (5/7) 21

22 Ισορροπία Παράδειγμα 2 (6/7) Εικόνα: Ισορροπία. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 22

23 Ισορροπία Παράδειγμα 2 (7/7) Λύνουμε το σύστημα εξισώσεων: T 2 = T T T 1 = F g και βρίσκουμε τις τάσεις των συρματόσχοινων T 1 και T 2. Πρόβλημα:εφαρμόστε τις παραπάνω εξισώσεις στην περίπτωση που ο φωτεινός σηματοδότης έχει βάρος 500 Ν. 23

24 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.2 (1/2) Ρυμούλκηση αυτοκινήτου σε ανηφόρα. Ένα αυτοκίνητο που έχει βάρος w = Ν ρυμουλκείται σε μια ανηφόρα που έχει κλίση = 20 με σταθερή ταχύτητα. Η τριβή είναι αμελητέα. Το σχοινί ρυμούλκησης αντέχει φορτίο 6000 N. Θα σπάσει το σχοινί; Εικόνα: Παράδειγμα 5.2. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 24

25 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.2 (2/2) Λύση. Οι δυνάμεις που ασκούνται στο αυτοκίνητο είναι: το βάρος του w με κατεύθυνση προς τα κάτω, Η κάθετη δύναμη στήριξης n από το οδόστρωμα και η τάση Τ του σχοινιού. Εφαρμόζουμε την εξίσωση ισορροπίας για το αυτοκίνητο στις διευθύνσεις των αξόνων x και y (παράλληλα και κάθετα στην κίνηση) αφού πρώτα αναλύσουμε το βάρος στις x και y συνιστώσες του. Άρα, το σχοινί δεν θα σπάσει. 25

26 Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα Η επιτάχυνση του σώματος είναι ανάλογη προς τη συνολική δύναμη που ασκείται στο σώμα και αντιστρόφως ανάλογη προς τη μάζα του. ή, αλλιώς όπου, m είναι η μάζα του σώματος. Η μάζα είναι βαθμωτό μέγεθος. Η μονάδα της μάζας στο σύστημα SI είναι το χιλιόγραμμο (kg). 26

27 Μονάδες δύναμης Η μονάδα SI της δύναμης είναι το Νewton (N). 1 N = 1 kg m / s 2. Στο Παραδοσιακό Σύστημα των Η.Π.Α., η μονάδα της δύναμης είναι η λίβρα (pound, lb). 1 lb = 4.54 N. 27

28 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.4 Συντελεστής μέτρησης των χιλιογράμμων σε λίβρες. Λύση. 1 lb = 4.54 N Ένα σώμα, του οποίου το βάρος είναι 1 lb ή 4.54 Ν, έχει μάζα: w 4.54N m g m/s kg Επομένως, 1lb αντιστοιχεί σε σώμα μάζας kg. 28

29 Δύναμη της βαρύτητας 29

30 Περισσότερα για το βάρος Επειδή το βάρος εξαρτάται από την επιτάχυνση της βαρύτητας g, μεταβάλλεται ανάλογα με τη γεωγραφική θέση. Το g, και άρα το βάρος, είναι μικρότερο σε μεγαλύτερα ύψη. Επειδή η τιμή του g διαφέρει από πλανήτη σε πλανήτη, το βάρος του σώματος διαφέρει από πλανήτη σε πλανήτη. Το βάρος δεν είναι εγγενής ιδιότητα του σώματος. Η μάζα, όμως, είναι. Το βάρος είναι μια ιδιότητα που αποκτά ένα σώμα λόγω της έλξης του από τη γη. Αν το σώμα φύγει μακριά από τη γή (στο διάστημα), τότε παύει να έχει βάρος. Σημείωση σχετικά με τις μονάδες: Το χιλιόγραμμο δεν είναι μονάδα βάρους. Είναι μονάδα μάζας. 30

31 Σημείωση σχετικά με την κάθετη δύναμη (1/2) 31

32 Σημείωση σχετικά με την κάθετη δύναμη (2/2) Εικόνα: Σημείωση σχετικά με την κάθετη δύναμη. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 32

33 Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα Παράδειγμα 1 (1/2) Εικόνα: Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 33

34 Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα Παράδειγμα 1 (2/2) Εφαρμόστε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα σε μορφή συνιστωσών: στον άξονα x: στον άξονα y: Αν η τάση T είναι σταθερή, τότε η επιτάχυνση είναι σταθερή και μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις εξισώσεις της κινηματικής για να περιγράψουμε πλήρως την κίνηση του κιβωτίου. Εικόνα: O δεύτερος νόμος του Νεύτωνα. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 34

35 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.4 (1/3) Ταχύτητα ρυμουλκούμενου αυτοκινήτου. Ένα αυτοκίνητο που έχει μάζα m = 1500 kg ρυμουλκείται από γερανό. Η τάση του σχοινιού ρυμούλκησης είναι T = 2500 N και μια δύναμη τριβής f = 200 N αντιτίθεται στην κίνηση. Αν το αυτοκίνητο ξεκινάει από την ηρεμία, ποιά είναι η ταχύτητά του έπειτα από Δt = 5.0 s; Εικόνα: Παράδειγμα 5.4. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 35

36 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.4 (2/3) 36

37 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.4 (3/3) 37

38 Κεκλιμένα επίπεδα (1/2) Στο σώμα ασκούνται οι εξής δυνάμεις: Η κάθετη δύναμη ασκείται κάθετα στο κεκλιμένο επίπεδο. Η βαρυτική δύναμη είναι κατακόρυφη με κατεύθυνση προς τα κάτω. Επιλέγουμε το σύστημα συντεταγμένων έτσι ώστε ο άξονας x να συμπίπτει με το κεκλιμένο επίπεδο και ο άξονας y να είναι κάθετος προς αυτό. Εικόνα: Κεκλιμένα επίπεδα. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 38

39 Κεκλιμένα επίπεδα (2/2) Αντικαθιστούμε τη δύναμη της βαρύτητας με τις συνιστώσες της. Εφαρμόζουμε το μοντέλο του σωματιδίου υπό την επίδραση συνισταμένης δύναμης στη διεύθυνση του άξονα x και το μοντέλο του σωματιδίου σε ισορροπία στη διεύθυνση του άξονα y. Εικόνα: Κεκλιμένα επίπεδα. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 39

40 Δυνάμεις τριβής (1/3) Όταν ένα σώμα κινείται πάνω σε μια επιφάνεια ή μέσα σε ένα ιξώδες (παχύρευστο) μέσο (π.χ., λάδι ή νερό ή, ακόμα, και ο αέρας), συναντά αντίσταση στην κίνησή του. Αυτό συμβαίνει επειδή το σώμα αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του. Η αντίσταση ονομάζεται δύναμη τριβής. 40

41 Δυνάμεις τριβής (2/3) Η τριβή είναι ανάλογη προς την κάθετη δύναμη που ασκεί η επιφάνεια στο σώμα: Τριβή κίνησης: f k = μ k n. Στατική τριβή: f s μ s n. Το μ είναι ο συντελεστής τριβής. Οι εξισώσεις αυτές συνδέουν τα μέτρα των δυνάμεων. Δεν είναι διανυσματικές εξισώσεις. Για τη στατική τριβή, η ισότητα ισχύει λίγο πριν οι επιφάνειες αρχίσουν να ολισθαίνουν, δηλαδή όταν η κίνηση είναι επικείμενη. Σε οποιαδήποτε άλλη περίπτωση, χρησιμοποιούμε την ανισότητα για τη στατική τριβή. 41

42 Δυνάμεις τριβής (3/3) Ο συντελεστής τριβής εξαρτάται από τη φύση των επιφανειών που έρχονται σε επαφή. Η δύναμη της στατικής τριβής είναι γενικά μεγαλύτερη από τη δύναμη της κινητικής τριβής. Η δύναμη τριβής είναι παράλληλη προς τις επιφάνειες που έρχονται σε επαφή και έχει φορά αντίθετη από αυτή της κίνησης. Οι συντελεστές τριβής είναι σχεδόν ανεξάρτητοι από το εμβαδόν επαφής των επιφανειών. 42

43 Στατική τριβή (1/2) 43

44 Στατική τριβή (2/2) Εικόνα: Στατική τριβή. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 44

45 Τριβή ολίσθησης (1/2) Η δύναμη της τριβής ολίσθησης δρα όταν το σώμα κινείται. Αν και ο συντελεστής µ k μπορεί να μεταβάλλεται με το μέτρο της ταχύτητας, αγνοούμε αυτές τις μεταβολές. ƒ k = µ k n 45

46 Τριβή ολίσθησης (2/2) Εικόνα: Τριβή ολίσθησης. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 46

47 Πίνακας συντελεστών τριβής Πίνακας: Συντελεστών τριβής. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 47

48 Τριβή Παράδειγμα 1 (1/2) Ο κύβος ολισθαίνει στο κεκλιμένο επίπεδο προς τα κάτω, άρα η τριβή ασκείται με κατεύθυνση προς τα πάνω. Με αυτή τη διάταξη μπορούμε να προσδιορίσουμε πειραματικά τον συντελεστή τριβής. µ = tan (γιατί ;) Για τον συντελεστή µ s, χρησιμοποιήστε την τιμή της γωνίας στην οποία αρχίζει η ολίσθηση. Για τον συντελεστή µ k, χρησιμοποιήστε την τιμή της γωνίας στην οποία ο κύβος ολισθαίνει προς τα κάτω με ταχύτητα σταθερού μέτρου. 48

49 Τριβή Παράδειγμα 1 (2/2) Εικόνα: Τριβή. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 49

50 Τριβή Παράδειγμα 2 Σχεδιάζουμε τις δυνάμεις στο σώμα που ολισθαίνει (γλυστράει) προς τα δεξιά στις οποίες έχουμε συμπεριλάβει τη δύναμη της κινητικής τριβής. Η δύναμη της τριβής: Προβάλλει αντίσταση στην κίνηση. Είναι παράλληλη προς τις επιφάνειες που έρχονται σε επαφή. Εικόνα: Τριβή. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 50

51 Τριβή Παράδειγμα 3 Η τριβή ασκείται μόνο στο σώμα το οποίο βρίσκεται σε επαφή με κάποια άλλη επιφάνεια. Εικόνα : Τριβή. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 51

52 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.5 (1/5) Πόσο μακριά ολισθαίνει ένα κιβώτιο. Ένας ταλαίπωρος σπρώχνει ένα ξύλινο κιβώτιο που έχει μάζα m = 10.0 kg πάνω σε ξύλινο πάτωμα με σταθερή ταχύτητα v 0 = 2.0 m/s. Πόση δύναμη F ασκεί ο άνθρωπος στο κιβώτιο; Αν σταματήσει να σπρώχνει, πόσο μακριά θα ολισθήσει το κιβώτιο μέχρι να σταματήσει; Ο συντελεστής κινητικής τριβής Εικόνα: Παράδειγμα 5.5. ολίσθησης είναι μ k = Πηγή: Serway και Jewett (2012). 52

53 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.5 (2/5) 53

54 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.5 (3/5) 54

55 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.5 (4/5) Εικόνα: Παράδειγμα 5.6. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 55

56 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.5 (5/5) Έστω Δx το διάστημα που θα διανύσει το κιβώτιο από τη στιγμή που θα σταματήσει να το σπρώχνει ο άνθρωπος ως το σημείο που θα ακινητοποιηθεί. Χρησιμοποιώντας την εξίσωση: v 2 f v 2 i 2 Δx από τις εξισώσεις της κινηματικής, όπου: v i = v 0 = 2.0 m/s, v f = 0 και = m/s 2 (γιατί είναι επιβραδυνόμενη κίνηση) βρίσκουμε: 0 2 = (2.0 m/s) 2 + 2(-1.96 m/s 2 )Δx 0 = 4.0 m 2 /s 2 (3.92 m/s 2 )Δx (3.92 m/s 2 )Δx = 4.0 m 2 /s 2 Δx = (3.92 m/s 2 )/(4.0 m 2 /s 2 ) = 1.02 m 56

57 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.6 (1/3) Απόρριψη μιας συρταριέρας από την καρότσα ενός φορτηγού. Μια ατσάλινη συρταριέρα που έχει μάζα m = 50.0 kg βρίσκεται στη καρότσα ενός ανατρεπόμενου φορτηγού,. Η καρότσα, η οποία είναι και αυτή κατασκευασμένη από ατσάλι, εκτρέπεται σιγά-σιγά. Σε ποιά γωνία min θα αρχίσει να ολισθαίνει η συρταριέρα; Ο συντελεστής στατικής τριβής ολίσθησης μεταξύ συρταριέρας και κορότσας είναι μ s = Εικόνα: Παράδειγμα 5.6. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 57

58 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.6 (2/3) 58

59 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5.6 (3/3) 59

60 Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα 60

61 Παραδείγματα δράσηςαντίδρασης Εικόνα: Παράδειγμα δράσηςαντίδρασης. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 61

62 Παραδείγματα δράσηςαντίδρασης (2) Η κάθετη δύναμη (που ασκεί το τραπέζι στην οθόνη) είναι η αντίδραση στη δύναμη που ασκεί η οθόνη στο τραπέζι. Η δύναμη της δράσης (που ασκεί η Γη στην οθόνη) έχει το ίδιο μέτρο και αντίθετη κατεύθυνση από τη δύναμη της αντίδρασης, δηλαδή τη δύναμη που ασκεί η οθόνη στη Γη. Εικόνα: Παράδειγμα δράσης - αντίδρασης. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 62

63 Οι δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα Στο διάγραμμα ελεύθερου σώματος απομονώστε τις δυνάμεις που ασκούνται σε ένα συγκεκριμένο σώμα. Μοντελοποιήστε το σώμα ως σωματίδιο. Η κάθετη δύναμη και η δύναμη της βαρύτητας είναι οι δυνάμεις που ασκούνται στην οθόνη. Εικόνα: Δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 63

64 Περισσότερα από ένα σώματα Παράδειγμα: Η μηχανή του Atwood Στα σώματα ασκούνται οι εξής δυνάμεις: Τάση (ίδια για τα δύο σώματα, επειδή υπάρχει ένα νήμα). Βαρυτική δύναμη. Εφόσον τα σώματα συνδέονται μέσω του νήματος έχουν επιταχύνσεις ίδιου μέτρου. Σχεδιάστε τα διαγράμματα ελεύθερου σώματος. Εφαρμόστε τους νόμους του Νεύτωνα. Λύστε ως προς τις άγνωστες μεταβλητές. Εικόνα: Η μηχανή του Atwood. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 64

65 Μελέτη της μηχανής του Atwood Μελετήστε τις τιμές της τάσης και της επιτάχυνσης όταν οι μάζες μεταβάλλονται. Κι αν ; Σημειώστε ότι η επιτάχυνση είναι ίδια για τα δύο σώματα. Εφόσον η τροχαλία δεν έχει μάζα και τριβή, η τάση και στις δύο πλευρές της τροχαλίας είναι ίδια. Η μάζα των δύο σωμάτων είναι ίδια; Η μία από τις μάζες είναι πολύ μεγαλύτερη από την άλλη; 65

66 Περισσότερα από ένα σώματα Παράδειγμα 2 Σχεδιάστε το διάγραμμα ελεύθερου σώματος για κάθε σώμα Υπάρχει ένα νήμα, άρα η τάση είναι ίδια για τα δύο σώματα. Τα σώματα συνδέονται, άρα οι επιταχύνσεις τους έχουν ίσα μέτρα. Κατηγοριοποιήστε τα σώματα ως σωματίδια υπό την επίδραση συνισταμένης δύναμης. Εφαρμόστε τους νόμους του Νεύτωνα. Λύστε ως προς τις άγνωστες μεταβλητές. Εικόνα: Παράδειγμα 2. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 66

67 Βιβλιογραφία Knight Randall D. «Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς:τόμος ΙΑ Μηχανική, Θερμοδυναμική» Έκδοση: 2η έκδ./2010, Εκδ. Σ.ΠΑΡΙΚΟΥ & ΣΙΑ ΕΕ, ISBN: , Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: Raymond A. Serway, John W. Jewett (2012) Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς: Τόμος Ι Μηχανική, ταλαντώσεις και μηχανικά κύματα, Θερμοδυναμική, Σχετικότητα, Εκδ. ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ, ISBN: , Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: Hugh D. Young Πανεπιστημιακή Φυσική: Τόμος Α Μηχανική, θερμοδυναμική, Εκδ. ΠΑΠΑΖΗΣΗ, ISBN: ISBN: , Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο:

68 Τέλος Ενότητας

69 Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Πουλάκης Νικόλαος. «ΦΥΣΙΚΗ». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: URL.

70 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 70

71 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 71

72 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες: Knight Randall D. «Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς:τόμος ΙΑ Μηχανική, Θερμοδυναμική» Έκδοση: 2η έκδ./2010, Εκδ. Σ.ΠΑΡΙΚΟΥ & ΣΙΑ ΕΕ, ISBN: , Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: Raymond A. Serway, John W. Jewett (2012) Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς: Τόμος Ι Μηχανική, ταλαντώσεις και μηχανικά κύματα, Θερμοδυναμική, Σχετικότητα, Εκδ. ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ, ISBN: , Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: Hugh D. Young Πανεπιστημιακή Φυσική: Τόμος Α Μηχανική, θερμοδυναμική, Εκδ. ΠΑΠΑΖΗΣΗ, ISBN: ISBN: , Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: