Στόχοι ενότητας
Κεφάλαιο 9: Μηχανική
Στο κεφάλαιο αυτό οι μαθητές θα μελετήσουν τα σημαντικότερα φυσικά φαινόμενα που σχετίζονται με τις δυνάμεις, καθώς και τις εφαρμογές τους στην καθημερινή ζωή.
Η ταχύτητα
Η ταχύτητα
|
Πόσα πορτοκάλια τρως σε μία μέρα; Πόσα βιβλία διαβάζεις σε έναν μήνα; Πόσα χρήματα αποταμιεύεις σε έναν χρόνο; Πόσες φορές χτυπά η καρδιά σου σε ένα δευτερόλεπτο; Πόσες ώρες αθλείσαι σε μία εβδομάδα; Οι απαντήσεις σε όλες αυτές τις ερωτήσεις έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό. Αναφέρονται όλες σε μια μονάδα μέτρησης χρόνου: τρώω 3 πορτοκάλια την ημέρα, διαβάζω 2 βιβλία τον μήνα, αποταμιεύω 200 ευρώ τον χρόνο, η καρδιά μου χτυπά 80 φορές το λεπτό, αθλούμαι 5 ώρες κάθε εβδομάδα.
Η αναφορά στη μονάδα μέτρησης του χρόνου είναι απαραίτητη και όταν θέλουμε να εκτιμήσουμε πόσο γρήγορα γίνεται ένα φαινόμενο ή κινείται ένα σώμα. Η ταχύτητα ενός σώματος εξαρτάται από την απόσταση που αυτό διανύει στη μονάδα του χρόνου. |
Ένα αυτοκίνητο, για παράδειγμα, που διανύει απόσταση 95 χιλιομέτρων σε μία ώρα λέμε ότι κινείται με ταχύτητα 95 χιλιόμετρα την ώρα (km/h).
Συμπέρασμα
Η ταχύτητα της μπάλας εξαρτάται από τον χρόνο που χρειάζεται για να διανύσει την απόσταση.
Οι δυνάμεις
Οι δυνάμεις
|
Τις δυνάμεις δεν τις βλέπουμε, καταλαβαίνουμε ότι αυτές ασκούνται από τα αποτελέσματά τους. Τραβάμε ένα λαστιχάκι και βλέπουμε ότι τεντώνεται. Πιέζουμε με τα χέρια μας ένα αλουμινένιο κουτάκι και αυτό παραμορφώνεται. Για να αλλάξει το σχήμα ενός σώματος, για να παραμορφωθεί το σώμα, είτε προσωρινά είτε μόνιμα, πρέπει να ασκηθεί πάνω του δύναμη. Εκτός από την αλλαγή στο σχήμα ενός σώματος, οι δυνάμεις προκαλούν αλλαγή και στην κινητική του κατάσταση. Για να αρχίσει να κινείται ένα σώμα, ενώ ήταν ακίνητο, για να σταματήσει να κινείται, για να κινηθεί πιο γρήγορα ή πιο αργά, αλλά και για να αλλάξει η κατεύθυνση στην οποία κινείται, πρέπει να ασκηθεί πάνω του δύναμη.
|
Οι δυνάμεις, λοιπόν, προκαλούν τη μόνιμη ή προσωρινή παραμόρφωση των σωμάτων ή την αλλαγή της κινητικής τους κατάστασης, την αύξηση ή μείωση της ταχύτητας ή την αλλαγή της κατεύθυνσης της κίνησης.
Συμπέρασμα
Μια δύναμη μπορεί να προκαλέσει την αύξηση ή τη μείωση της ταχύτητας ενός σώματος, την αλλαγή της κατεύθυνσης της κίνησής του ή τη μόνιμη ή προσωρινή παραμόρφωσή του.
Οι δυνάμεις με επαφή - Δυνάμεις από απόσταση
Δυνάμεις με επαφή - Δυνάμεις από απόσταση
|
Οι δυνάμεις ασκούνται στα σώματα με επαφή ή από απόσταση. Όταν σπρώχνουμε ένα καρότσι, όταν κλοτσάμε μια μπάλα, όταν λυγίζουμε έναν συνδετήρα, ασκούμε τη δύναμη με επαφή, αφού το σώμα στο οποίο ασκείται η δύναμη ακουμπά, είναι σε επαφή με το σώμα που ασκεί τη δύναμη.
Υπάρχουν όμως περιπτώσεις στις οποίες ασκείται δύναμη σ' ένα σώμα χωρίς αυτό να βρίσκεται σε επαφή με κάποιο άλλο, η δύναμη ασκείται από απόσταση. Η δύναμη που ασκεί ένας μαγνήτης, όταν τον πλησιάζουμε σ' ένα σιδερένιο αντικείμενο, οι ηλεκτρικές δυνάμεις, η δύναμη με την οποία η Γη έλκει κάθε σώμα προς το κέντρο της είναι δυνάμεις που ασκούνται από απόσταση. |
Συμπέρασμα
Το βάρος, οι ηλεκτρικές δυνάμεις και οι μαγνητικές δυνάμεις μπορεί να ασκούνται με επαφή αλλά και από απόσταση.
Πως μετράμε τη δύναμη
Πως μετράμε τη δύναμη
|
Ο πιο δυνατός άνθρωπος, σύμφωνα με τη μυθολογία, ήταν ο Ηρακλής. Οι άνθρωποι πάντα σύγκριναν τη δύναμή τους σηκώνοντας αντικείμενα με μεγάλο βάρος. Όποιος μπορούσε να σηκώσει το πιο βαρύ αντικείμενο ήταν ο πιο δυνατός, αυτός που μπορούσε να ασκήσει μεγαλύτερη δύναμη. Το πρώτο ειδικό όργανο για τη μέτρηση της δύναμης, το πρώτο δυναμόμετρο, κατασκευάστηκε το 1780 από τον Γάλλο μηχανικό Edme Regnier. Η αρχή λειτουργίας του δε διέφερε πολύ από αυτή των σύγχρονων δυναμόμετρων. Η παραμόρφωση ενός μεταλλικού ελάσματος μετακινούσε έναν δείκτη σε μια κλίμακα. Ανάλογη με τη δύναμη ήταν και η παραμόρφωση του ελάσματος, άρα και η μετακίνηση του δείκτη.
|
Τα σύγχρονα δυναμόμετρα λειτουργούν με βάση την παραμόρφωση ενός ελατηρίου. Όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραμόρφωση του ελατηρίου.
Συμπέρασμα
Μπορούμε να μετρήσουμε μια δύναμη από το αποτέλεσμα που προκαλεί. Όσο πιο μεγάλη είναι η παραμόρφωση, το τέντωμα του λάστιχου, τόσο πιο μεγάλη είναι η δύναμη.
Η τριβή μια σημαντική δύναμη
Παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η τριβή
Τριβή, επιθυμητή ή ανεπιθύμητη
Η πίεση
Η υδροστατική πίεση
Η ατμοσφαιρική πίεση
