ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 3: ΚΙΝΗΣΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Σχετικά έγγραφα
Κεφάλαιο 1. Κίνηση σε μία διάσταση

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 4: ΚΙΝΗΣΗ ΣΕ 2 ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΕΙ Δ. ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 7: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΣΤΑΘΕΡΟ ΑΞΟΝΑ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 2: ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 8: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΣΤΑΘΕΡΟ ΑΞΟΝΑ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Κεφάλαιο M2. Κίνηση σε μία διάσταση

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 1: Εισαγωγή. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 6: ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Διοίκηση Εξωτερικής Εμπορικής Δραστηριότητας

Φυσική (Ε) Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Ενότητα 2: Θεωρία ταλαντώσεων (Συνοπτική περιγραφή) Αικατερίνη Σκουρολιάκου. Τμήμα Ενεργειακής Τεχνολογίας

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Μεθοδολογία Έρευνας Κοινωνικών Επιστημών Ενότητα 2: ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΜΑΡΚΕΤΙΝΓΚ Λοίζου Ευστράτιος Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων-Kατεύθυνση

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους (1)

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

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

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Διοικητική Λογιστική

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 2: Ταχύτητα - Επιτάχυνση

Βάσεις Δεδομένων. Ενότητα 1: Εισαγωγή στις Βάσεις δεδομένων. Πασχαλίδης Δημοσθένης Τμήμα Ιερατικών σπουδών

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Λογιστική Κόστους Ενότητα 11: Λογισμός Κόστους

Γενική Φυσική Ενότητα: Εισαγωγή στην Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού Υπέρθερμου Ατμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Ενότητα 3: Πολλαπλή Παλινδρόμηση. Αναπλ. Καθηγητής Νικόλαος Σαριαννίδης Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά)

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Κεφάλαιο 2. Κίνηση κατά μήκος ευθείας γραμμής

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Ενότητα 1: Εκτιμητές και Ιδιότητες. Αναπλ. Καθηγητής Νικόλαος Σαριαννίδης Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά)

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 6: Ακρότατα Συνάρτησης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Γενική Φυσική Ενότητα: Δυναμική Άκαμπτου Σώματος

Τίτλος Μαθήματος: Εργαστήριο Φυσικής Ι

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

Συστήματα Αναμονής. Ενότητα 9: Ανέλιξη Γέννησης - Θανάτου. Αγγελική Σγώρα Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Λογιστική Κόστους Ενότητα 10: Ασκήσεις Προτύπου Κόστους Αποκλίσεων.

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ενότητα 2 η : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ

Λογιστική Κόστους. Ενότητα 4: ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ - ΦΥΣΗ ΚΟΣΤΟΥΣ. Μαυρίδης Δημήτριος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

Φυσική για Μηχανικούς

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Φυσική για Μηχανικούς

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 2 - Εργαστήριο

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

Γενική Φυσική Ενότητα: Κινητική

Συστήματα Αναμονής. Ενότητα 5: Ανέλιξη Poisson. Αγγελική Σγώρα Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Στατιστική Ι. Ενότητα 3: Στατιστική Ι (3/4) Αναπλ. Καθηγητής Νικόλαος Σαριαννίδης Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Κοζάνη)

Τίτλος Μαθήματος: Εργαστήριο Φυσικής Ι

ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Ενότητα 2: Αιωρούμενα σωματίδια & Απόδοση συλλογής Αν. Καθ. Δρ Μαρία Α. Γούλα Τμήμα Μηχανικών

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Προστασία Σ.Η.Ε. Ενότητα 3: Ηλεκτρονόμοι απόστασης. Νικόλαος Βοβός Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

Γενική Φυσική Ενότητα: Ορμή, Κέντρο Μάζας

Προγραμματισμός H/Y Ενότητα 4: Δείκτες. Επικ. Καθηγητής Συνδουκάς Δημήτριος Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά)

Συστήματα Αναμονής. Ενότητα 3: Στοχαστικές Ανελίξεις. Αγγελική Σγώρα Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΗΜΑΤΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Γενική Φυσική Ενότητα: Ταλαντώσεις

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ. Ενότητα 2: Ο νόμος του Gauss. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 8: Αρχή λειτουργίας Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 6: Εισαγωγή στους ασύγχρονους κινητήρες Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΕΝΔΥΣΕΩΝ

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα 8: Pool Table. Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 9: Κίνηση Σε Πολικές Συντεταγμένες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 3: Οι νόμοι του Νεύτωνα

Χωρικές σχέσεις και Γεωμετρικές Έννοιες στην Προσχολική Εκπαίδευση

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Βάσεις Περιβαλλοντικών Δεδομένων

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 4: Ευστάθεια και όρια λειτουργίας Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Διοικητική Λογιστική

Προγραμματισμός Η/Υ. Βασικές Προγραμματιστικές Δομές. ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος

1 η Ενότητα Κλασική Μηχανική

Μεθοδολογία Έρευνας Κοινωνικών Επιστημών Ενότητα 4: Πηγές Δεδομένων- Δευτερογενή Στοιχεία. Λοίζου Ευστράτιος Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων-Kατεύθυνση

Εφαρμοσμένη Βελτιστοποίηση

Συστήματα Αναμονής. Ενότητα 7: Ουρά Μ/Μ/1. Αγγελική Σγώρα Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Μεθοδολογία Έρευνας Κοινωνικών Επιστημών

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Transcript:

ΦΥΣΙΚΗ Ενότητα 3: ΚΙΝΗΣΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

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

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

Σκοποί ενότητας Υπολογισμός της θέσης και της ταχύτητας ενός σώματος στην περίπτωση κίνησης με σταθερή ταχύτητα (ομαλή κίνηση) και στην περίπτωση κίνησης με σταθερή επιτάχυνση (ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση). 4

Περιεχόμενα ενότητας Είδη κίνησης. Θέση. Στιγμιαία ταχύτητα. Ομαλή κίνηση. Στιγμιαία επιτάχυνση. Εξισώσεις κινηματικής. Ελεύθερη πτώση σωμάτων. Παραδείγματα. 5

Κινηματική Περιγράφει την κίνηση, αγνοώντας τις αλληλεπιδράσεις με εξωτερικούς παράγοντες που ενδέχεται να προκαλούν ή να μεταβάλλουν την κίνηση. Προς το παρόν, θα μελετήσουμε την κίνηση σε μία διάσταση. Ευθύγραμμη κίνηση. Η κίνηση ενός σώματος είναι η συνεχής αλλαγή της θέσης του. 6

Είδη κίνησης Μεταφορική. Παράδειγμα: Ένα αυτοκίνητο που κινείται στον δρόμο. Περιστροφική. Παράδειγμα: Η περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της. Ταλάντωση. Παράδειγμα: Η παλινδρομική κίνηση ενός εκκρεμούς. ενδιαφέρει μόνο η μεταφορική κίνηση (όχι η περιστροφική), οπότε ένα κινούμενο σώμα το θεωρούμε ως σωματίδιο. Π.χ., την κίνηση ενός αυτοκινήτου θα την αναπαριστούμε με ένα κινούμενο σωματίδιο με μάζα ίση με: Μας τη μάζα του αυτοκινήτου. 7

Θέση Η θέση ενός σώματος είναι το σημείο που βρίσκεται σε σχέση με κάποιο επιλεγμένο σημείο αναφοράς. Η θέση είναι διανυσματικό μέγεθος. Εικόνα: Η θέση ενός σώματος. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 8

Γράφημα θέσης-χρόνου Η κίνηση του σωματιδίου (αυτοκινήτου) φαίνεται στο γράφημα θέσης-χρόνου. Εικόνα: Γράφημα θέσης- χρόνου. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 9

Μετατόπιση Όταν ένα σωματίδιο κινείται κατά μήκος του άξονα x από μια αρχική θέση x i σε μια τελική θέση x f, η μετατόπισή του, που συμβολίζεται με x, είναι x = x f x i Η μετατόπιση σαν διαφορά διανυσματικών μεγεθών (θέσεων x) είναι διανυσματικό μέγεθος. Οι μονάδες μέτρησης στο SI είναι τα μέτρα (m). Η μετατόπιση x μπορεί να είναι θετική ή αρνητική. 10

Μέση ταχύτητα Η μέση ταχύτητα ενός σωματιδίου κατά τη διάρκεια ενός χρονικού διαστήματος ισούται με το πηλίκο της μετατόπισης x προς το χρονικό διάστημα t κατά το οποίο συμβαίνει η μετατόπιση. v av g ή v μέση Δ Δ x t x t f f x t i i Η μέση ταχύτητα σαν πηλίκο διανυσματικού μεγέθους ( x ) προς βαθμωτό ( t ) είναι διανυσματικό μέγεθος. Έχει διαστάσεις μήκος/χρόνο [L/T]. Οι μονάδες μέτρησης της μέσης ταχύτητας στο σύστημα SI είναι τα m/s. 11

Στιγμιαία ταχύτητα Η στιγμιαία ταχύτητα (ή, απλώς, ταχύτητα) ενός σωματιδίου είναι η ταχύτητα που έχει το σωματίδιο κάθε χρονική στιγμή. Η στιγμιαία ταχύτητα ορίζεται σαν το όριο του λόγου x / t καθώς το t τείνει στο μηδέν. Εξ ορισμού το όριο αυτό ισούται με την παράγωγο του x ως προς το t. v x Δ x Δt Η στιγμιαία ταχύτητα είναι διανυσματικό μέγεθος. Μπορεί να είναι θετική, αρνητική, ή μηδενική. lim Δx 0 dx dt 12

Στιγμιαία ταχύτητα και μέση ταχύτητα Γράφημα (1/2) Η μέση ταχύτητα δίνεται από την κλίση της γαλάζιας ευθείας ΑΒ που ενώνει αρχική με τελική θέση στη γραφική παράσταση θέσης χρόνου (x t ). Η στιγμιαία ταχύτητα ισούται με την κλίση της εφαπτομένης σε ένα σημείο. Παράδειγμα: Η κλίση της πράσινης ευθείας δίνει την ταχύτητα του σώματος όταν περνάει από το σημείο Α. Η κλίση της κόκκινης ευθείας δίνει την ταχύτητα του σώματος όταν περνάει από το σημείο Β (προσέξτε ότι στο σημείο Β η κλίση είναι μηδέν διότι το αυτοκίνητο στιγμιαία σταματά). 13

Στιγμιαία ταχύτητα και μέση ταχύτητα Γράφημα (2/2) Εικόνα: Στιγμιαία ταχύτητα Μέση ταχύτητα. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 14

Ομαλή κίνηση Αν ένα σωματίδιο κινείται ευθύγραμμα με σταθερό μέτρο ταχύτητας η κίνησή του λέγεται ομαλή. Στην ομαλή κίνηση, η (στιγμιαία) ταχύτητά v του σωματιδίου ισούται με τη μέση ταχύτητα v avg και, επομένως, δίνεται από τη σχέση: ενώ η θέση του δίνεται από τη σχέση: 15

Σταθερή ταχύτητα: Διάγραμμα κίνησης Οι εικόνες του αυτοκινήτου ισαπέχουν. Το αυτοκίνητο κινείται με σταθερή ταχύτητα (φαίνεται από το γεγονός ότι τα κόκκινα βέλη έχουν σταθερό μήκος). Η κίνηση είναι ομαλή. Η επιτάχυνση είναι μηδενική. Εικόνα: Σταθερή ταχύτητα. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 16

Ομαλή κίνηση Γράφημα Το γράφημα θέσης - χρόνου (v t) στην ομαλή κίνηση είναι μια ευθεία γραμμή (γιατί;). Η κλίση του γραφήματος είναι ίση με την τιμή της σταθερής ταχύτητας. Απότομες κλίσεις αντιστοιχούν σε μεγαλύτερες ταχύτητες. Η τομή με τον άξονα x (η τεταγμένη) είναι η αρχική θέση x i.. Εικόνα: Ομαλή κίνηση. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 17

Πρόβλημα 3.1 Επεξηγώντας ένα γράφημα θέσης. Το γράφημα στο Σχήμα 3.4α απεικονίζει την κίνηση ενός αυτοκινήτου κατά μήκος ενός ευθύγραμμου δρόμου. Περιγράψτε την κίνηση του αυτοκινήτου. Εικόνα: Πρόβλημα 3.1. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 18

Μέση επιτάχυνση Η μέση επιτάχυνση ενός σωματιδίου ορίζεται ως ο λόγος της μεταβολής της ταχύτητάς του v x προς το χρονικό διάστημα t κατά το οποίο συμβαίνει η μετατόπιση: avg ή μέση Η επιτάχυνση έχει διαστάσεις L/T 2. Δv Δt Σαν πηλίκο ενός διανυσματικού μεγέθους ( v) προς ένα βαθμωτό μέγεθος ( t), η επιτάχυνση είναι διανυσματικό μέγεθος. Οι μονάδες μέτρησης της στο SI είναι τα m/s². Σε μία διάσταση, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε θετικά και αρνητικά πρόσημα για να δείξουμε την κατεύθυνσή της.

Στιγμιαία επιτάχυνση Η στιγμιαία επιτάχυνση ισούται με το όριο του λόγου v x / t (δηλαδή, της μέσης επιτάχυνσης) καθώς το t τείνει στο 0. Εξ ορισμού, αυτό το όριο ισούται με την παράγωγο της v x ως προς t, δηλαδή, με το ρυθμό μεταβολής της ταχύτητας; lim Δ t 0 Δv Δt dv dt Με τον όρο επιτάχυνση θα εννοούμε στιγμιαία επιτάχυνση. Όταν αναφερόμαστε στη μέση επιτάχυνση, θα χρησιμοποιούμε πάντοτε το επίθετο μέση. 20

Στιγμιαία επιτάχυνση και μέση επιτάχυνση Γράφημα Η στιγμιαία επιτάχυνση ισούται με την κλίση του γραφήματος ταχύτητας - χρόνου (v x t ). Παράδειγμα: Η κλίση της πράσινης ευθείας είναι η στιγμιαία επιτάχυνση. Η κλίση της μπλε ευθείας είναι η μέση επιτάχυνση. Εικόνα: Στιγμιαία επιτάχυνση Μέση επιτάχυνση. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 21

Κίνηση με σταθερή επιτάχυνση Η κίνηση με σταθερή επιτάχυνση ονομάζεται ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση. avg Δv Δt Στην ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση, η (στιγμιαία) επιτάχυνση του σωματιδίου ισούται με τη μέση επιτάχυνσή του avg και, επομένως, δίνεται από τη σχέση. 22

Κατεύθυνση επιτάχυνσης και ταχύτητας. Επιταχυνόμενη και επιβραδυνόμενη κίνηση. Όταν η ταχύτητα και η επιτάχυνση του σώματος έχουν την ίδια κατεύθυνση, το σώμα επιταχύνει. Όταν η ταχύτητα και η επιτάχυνση του σώματος έχουν αντίθετη κατεύθυνση, το σώμα επιβραδύνει. 23

Επιτάχυνση και δύναμη Η επιτάχυνση ενός σώματος συνδέεται με τη συνολική δύναμη που ασκείται στο σώμα. Η δύναμη είναι ανάλογη προς την επιτάχυνση, F α. Έστω ότι η ταχύτητα και η επιτάχυνση έχουν την ίδια κατεύθυνση. Η δύναμη έχει την ίδια κατεύθυνση με την ταχύτητα και το σώμα επιταχύνει. Έστω ότι η ταχύτητα και η επιτάχυνση έχουν αντίθετη κατεύθυνση. Η δύναμη και η ταχύτητα έχουν αντίθετη κατεύθυνση και το σώμα επιβραδύνει. 24

Διάγραμμα κίνησης: Επιτάχυνση και ταχύτητα (1/2) Η ταχύτητα και η επιτάχυνση έχουν την ίδια κατεύθυνση. Η επιτάχυνση είναι σταθερή (τα μοβ βέλη έχουν σταθερό μήκος). Η ταχύτητα αυξάνεται (το μήκος των κόκκινων βελών αυξάνεται). Αυτό υποδηλώνει ότι το αυτοκίνητο κάνει επιταχυνόμενη κίνηση. Εικόνα: Διάγραμμα κίνησης. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 25

Διάγραμμα κίνησης: Επιτάχυνση και ταχύτητα (2/2) Η ταχύτητα και η επιτάχυνση έχουν αντίθετη κατεύθυνση. Η επιτάχυνση είναι σταθερή (τα μοβ βέλη έχουν σταθερό μήκος). Η ταχύτητα μειώνεται (το μήκος των κόκκινων βελών μειώνεται). Αυτό υποδηλώνει ότι το αυτοκίνητο κάνει επιβραδυνόμενη κίνηση. Εικόνα: Διάγραμμα κίνησης. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 26

Γραφήματα της κίνησης με σταθερή επιτάχυνση (1/3) Καμπύλη επιτάχυνσης-χρόνου. Η μηδενική κλίση δείχνει ότι η επιτάχυνση είναι σταθερή. Εικόνα: Γραφήματα κίνησης με σταθερή επιτάχυνση. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 27

Γραφήματα της κίνησης με σταθερή επιτάχυνση (2/3) Καμπύλη ταχύτητας-χρόνου. Το γράφημα ταχύτητας - χρόνου (v x t) στην κίνηση με σταθερή επιτάχυνση είναι μια ευθεία γραμμή (γιατί;) Η κλίση του γραφήματος v x t είναι ίση με την τιμή της σταθερής επιτάχυνσης x. Απότομες κλίσεις αντιστοιχούν σε μεγαλύτερες επιταχύνσεις. Η τομή με τον άξονα v x (η τεταγμένη) είναι η αρχική ταχύτυητα v xi.. Εικόνα: Γραφήματα κίνησης με σταθερή επιτάχυνση. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 28

Γραφήματα της κίνησης με σταθερή επιτάχυνση (3/3) Καμπύλη μετατόπισηςχρόνου. Η κλίση της καμπύλης ισούται με την ταχύτητα. Η καμπύλη γραμμή δείχνει ότι η ταχύτητα μεταβάλλεται. Άρα, υπάρχει επιτάχυνση. Εικόνα: Γραφήματα κίνησης με σταθερή επιτάχυνση. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 29

Πρόβλημα 3.3 (1/2) Τρέχοντας στο γήπεδο. Ένας μπασκεμπολίστας ξεκινά από την αριστερή άκρη του γηπέδου και κινείται με την ταχύτητα που φαίνεται στο Σχήμα 3.15. Σχεδιάστε το γράφημα επιτάχυνσης χρόνου. Εικόνα: Πρόβλημα 3.3. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 30

Πρόβλημα 3.3 (2/2) Εικόνα: Γραφήματα κίνησης με σταθερή επιτάχυνση. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 31

Εξισώσεις της κινηματικής (1/5) Με τις εξισώσεις της κινηματικής μπορούν να επιλυθούν όλα τα προβλήματα τα οποία περιλαμβάνουν ένα σωματίδιο που κινείται με σταθερή επιτάχυνση σε μία διάσταση. Ίσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε δύο από τις εξισώσεις για να λύσετε ένα πρόβλημα. Πολλές φορές θα ανακαλύψετε ότι μπορείτε να βρείτε τη λύση ενός προβλήματος με περισσότερους από έναν τρόπους. 32

Εξισώσεις της κινηματικής (2/5) Για σταθερή επιτάχυνση. v f v i Δt Η σχέση μάς επιτρέπει να προσδιορίζουμε την ταχύτητα ενός σώματος σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή t αν γνωρίζουμε την αρχική ταχύτητα (v i ) και την επιτάχυνσή του. Δεν δίνει πληροφορίες για τη μετατόπιση. 33

Πρόβλημα 3.4 (1/6) Ένα πυραυλοκίνητο όχημα κινείται για 5.0 s με επιτάχυνση 50 m/s 2 και στη συνέχεια κινείται χωρίς επιτάχυνση για χρονικό διάστημα 3.0 s. Μετά ξεδιπλώνει ένα αλεξίπτωτο για φρενάρισμα και μειώνει την ταχύτητά του με επιτάχυνση (επιβράδυνση) 3.0 m/s 2 μέχρι να σταματήσει. Ποιά είναι η μέγιστη ταχύτητα που αναπτύσσει το όχημα; 34

Πρόβλημα 3.4 (2/6) ΛΥΣΗ. Η μέγιστη ταχύτητα του οχήματος συμβολίζεται στην εικονογραφημένη απεικόνηση με v 1 και αντιστοιχεί στη χρονική στιγμή t 1 = 5.0 s όταν το όχημα ολοκληρώνει το πρώτο μέρος της κίνησής του με επιτάχυνση 1 = 50 m/s 2. Έχουμε: v 1 = v 0 + 1 t = v 0 + 1 (t 1 t 0 ) v 1 = 0 + (50 m/s 2 )(5.0 s) = 250 m/s ( ή 900 km/h!!! ) Εικόνα: Πρόβλημα 3.4. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 35

Εξισώσεις της κινηματικής (3/5) Για σταθερή επιτάχυνση, x f x i v i Δt 1 Δt 2 2 Η εξίσωση δίνει την τελική θέση συναρτήσει της αρχικής ταχύτητας και της επιτάχυνσης. Δεν δίνει πληροφορίες για την τελική ταχύτητα. 36

Εξισώσεις της κινηματικής (4/5) Για σταθερή επιτάχυνση, v f 2 v 2 i 2 Δx Η εξίσωση δίνει την τελική ταχύτητα συναρτήσει της επιτάχυνσης και της μετατόπισης x. Δεν δίνει πληροφορίες για τον χρόνο. 37

Πρόβλημα 3.4 (3/6) Ποιά είναι η συνολική απόσταση που διάνυσε το όχημα; Εικόνα: Πρόβλημα 3.4. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 38

Πρόβλημα 3.4 (4/6) Στα επόμενα 3.0 s, το όχημα κινείται ομαλά ( = 0) με την ταχύτητα v 1 που έχει αποκτήσει στη θέση x 1. Οπότε, στο διάστημα των 3.0 s, το όχημα θα φτάσει στη θέση x 2 που δίνεται από τη σχέση: x 2 = x 1 + v 1 t = = x 1 + v 1 (t 2 t 1 ) x 2 = (625 m) + (250 m/s)(3 s) x 2 = 1375 m Εικόνα: Πρόβλημα 3.4. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 39

Πρόβλημα 3.4 (5/6) Εικόνα: Πρόβλημα 3.4. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 40

Πρόβλημα 3.4 (6/6) Εικόνα : Πρόβλημα 3.4. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 41

Εξισώσεις της κινηματικής (5/5) Για σταθερή επιτάχυνση, v avg v i 2 v f δηλαδή, μπορούμε να εκφράσουμε τη μέση ταχύτητα σαν την αριθμητική μέση τιμή της αρχικής και της τελικής ταχύτητας. 42

Σωματίδιο με σταθερή επιτάχυνση Οι Εξισώσεις της κινηματικής Εικόνα: Σωματίδιο με σταθερή επιτάχυνση. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 43

Γαλιλαίος 1564 1642. Ιταλός φυσικός και αστρονόμος. Διατύπωσε τους νόμους που διέπουν την κίνηση σωμάτων που εκτελούν ελεύθερη πτώση. Υποστήριζε το ηλιοκεντρικό σύστημα. Εικόνα: Γαλιλαίος. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 44

Ελεύθερη πτώση σωμάτων (1/2) Ένα σώμα σε ελεύθερη πτώση είναι κάθε σώμα το οποίο κινείται ελεύθερα μόνο υπό την επίδραση της βαρύτητας (αγνοούμε την αντίσταση του αέρα). Ένα σώμα που εκτελεί ελεύθερη πτώση έχει μια επιτάχυνση με κατεύθυνση κατακόρυφα προς τα κάτω με μέτρο g = 9.80 m/s 2 και ονομάζεται επιτάχυνση της βαρύτητας. Η τιμή του g μειώνεται όσο αυξάνεται το ύψος. Η τιμή του g μεταβάλλεται με το γεωγραφικό πλάτος. Στην επιφάνεια της Γης, η μέση τιμή του είναι 9.80 m/s 2. Θα χρησιμοποιούμε το πλάγιο σύμβολο g για την επιτάχυνση της βαρύτητας. Μην το μπερδεύετε με το απλό σύμβολο g για τα γραμμάρια. 45

Ελεύθερη πτώση σωμάτων (2/2) Η κίνηση κατά την ελεύθερη πτώση ισοδυναμεί με σταθερά επιταχυνόμενη κίνηση σε μία διάσταση (την κατακόρυφη ή άξονα y). Η θετική κατεύθυνση είναι κατακόρυφα προς τα πάνω. Θα χρησιμοποιήσουμε τις εξισώσεις της κινηματικής, με α = g = 9.80 m/s 2. 46

Πρόβλημα 3.5 (1/2) Μια κατακόρυφη κανονιοβολή. Ένα βλήμα βάλλεται με κανόνι κατακόρυφα προς τα πάνω με μια αρχική ταχύτητα 100 m/s. Σε τι ύψος φτάνει; Εικόνα: Πρόβλημα 3.5. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 47

Πρόβλημα 3.5 (2/2) 48

Πρόβλημα 11 (1/3) Μια μαθήτρια κάθεται στο έδαφος και πετά μια μπάλα κατακόρυφα προς τα πάνω. Η μπάλα φεύγει από τα χέρια της με ταχύτητα 15 m/s όταν τα χέρια της είναι 2.0 m πάνω από το έδαφος. Πόση ώρα βρίσκεται η μπάλα στον αέρα πριν χτυπήσει στο έδαφος; Εικόνα: Πρόβλημα 11. Πηγή: Serway και Jewett (2012). 49

Πρόβλημα 11 (2/3) 50

Πρόβλημα 11 (3/3) ΛΥΣΗ (συνέχεια). Η λύση της δευτεροβάθμιας εξίσωσης (βλ., Παράρτημα Α, σελ. 617) είναι: 51

Βιβλιογραφία Knight Randall D. «Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς: Τόμος ΙΑ Μηχανική, Θερμοδυναμική» Έκδοση: 2η έκδ./2010, Εκδ. Σ.ΠΑΡΙΚΟΥ & ΣΙΑ ΕΕ, ISBN: 978-960-319-297-8, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 12967. Raymond A. Serway, John W. Jewett (2012) Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς: Τόμος Ι Μηχανική, ταλαντώσεις και μηχανικά κύματα, Θερμοδυναμική, Σχετικότητα, Εκδ. ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ, ISBN: 978-960-461-508-7, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 22750100. Hugh D. Young Πανεπιστημιακή Φυσική: Τόμος Α Μηχανική, θερμοδυναμική, Εκδ. ΠΑΠΑΖΗΣΗ, ISBN: ISBN: 978-960-02-1067-5, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 30328. 52

Τέλος Ενότητας

Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Πουλάκης Νικόλαος. «ΦΥΣΙΚΗ». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: URL.

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] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ 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. 55

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. 56

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: 978-960-319-297-8, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 12967. Raymond A. Serway, John W. Jewett (2012) Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς: Τόμος Ι Μηχανική, ταλαντώσεις και μηχανικά κύματα, Θερμοδυναμική, Σχετικότητα, Εκδ. ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ, ISBN: 978-960-461-508-7, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 22750100. Hugh D. Young Πανεπιστημιακή Φυσική: Τόμος Α Μηχανική, θερμοδυναμική, Εκδ. ΠΑΠΑΖΗΣΗ, ISBN: ISBN: 978-960-02-1067-5, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 30328. 57