Μάθημα : Φυσική Β΄Γυμνασίου

3.1 ΜΟΝΟΜΕΤΡΑ ΚΑΙ ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ

Μέτρο

Μέτρο ενός φυσικού μεγέθους θα είναι ένας αριθμός με τη μονάδα μέτρησής του. Π.χ. 3m, 5°C κ.λ.π.

Κατεύθυνση

Κατεύθυνση ενός φυσικού μεγέθους ονομάζεται η διεύθυνση και η φορά του:

• • Διεύθυνση είναι η ευθεία πάνω στην οποία βρίσκεται.

  • Φορά είναι ο προσανατολισμός πάνω στην ευθεία αυτή (π.χ. δεξιά ή αριστερά).

Μονόμετρα μεγέθη

Μονόμετρα ονομάζονται τα μεγέθη τα οποία προσδιορίζονται μόνο από το μέτρο τους. (π.χ. χρόνος, θερμοκρασία, μάζα, πυκνότητα κλπ)

Διανυσματικά μεγέθη

Διανυσματικά μεγέθη ονομάζονται τα μεγέθη τα οποία για να προσδιοριστούν πλήρως πρέπει να γνωρίζουμε και το μέτρο και την κατεύθυνσή τους. (θέση, μετατόπιση, ταχύτητα, δύναμη κλπ)

Παριστάνονται με ένα βέλος με μήκος ανάλογο του μέτρου τους και συμβολίζονται με βελάκι πάνω από το σύμβολο. Π.χ. 𝑥⃗

3.2. Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ

Δύναμη

Η δύναμη είναι το φυσικό μέγεθος που προκαλεί

Α) τη μεταβολή της ταχύτητας ενός σώματος ή

Β) την παραμόρφωση ενός σώματος

Αλληλεπίδραση

Αλληλεπίδραση είναι το φαινόμενο κατά το οποίο όταν ένα σώμα Α ασκεί μία δύναμη σε ένα σώμα Β τότε και το σώμα    Β ασκεί μία δύναμη στο σώμα Α. Για το λόγο αυτό οι δυνάμεις στη φύση εμφανίζονται πάντα κατά ζεύγη

Κατηγορίες δυνάμεων

Μπορούμε να χωρίσουμε τις δυνάμεις σε δύο κατηγορίες

Α) τις δυνάμεις επαφής, όπως  η δύναμη ενός σκοινιού, η τριβή, η δύναμη της σύγκρουσης, του χεριού μου όταν σπρώχνω κάτι κλπ.

Β) τις δυνάμεις από απόσταση, όπως το βάρος, η ηλεκτρική δύναμη και η μαγνητική δύναμη.

Νόμος του Hooke

Η επιμήκυνση ενός ελατηρίου είναι ανάλογη της δύναμης που ασκείται σε αυτό.               

𝐹 = 𝑘𝛥𝐿

Δυναμόμετρο

Το όργανο μέτρησης της δύναμης ονομάζεται δυναμόμετρο.

 Μονάδα μέτρησης δύναμης

Η μονάδα μέτρησης της δύναμης στο S.I. είναι το 1 Ν (Newton)

Διανυσματικός χαρακτήρας της δύναμης

Η δύναμη είναι μέγεθος διανυσματικό, δηλαδή για να προσδιοριστεί πλήρως χρειάζεται Α) το μέτρο της

Β) την κατεύθυνσή της, (διαφορετική από την κατεύθυνση της κίνησης)

Γ) το σημείο εφαρμογής, δηλαδή το σημείο στο οποίο ασκείται η δύναμη.

Εμείς συνήθως θα θεωρούμε ότι είναι το γεωμετρικό κέντρο του σώματος.

Νόμος του Hooke - Προσομοίωση 1

Νόμος του Hooke - Προσομοίωση 2

3.3 ΔΥΟ ΣΗΜΑΝΤΙΚΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΟΝ ΚΟΣΜΟ

Βάρος

Η βαρυτική δύναμη που ασκεί η Γη σε ένα σώμα λέγεται (Γήινο) βάρος. Συμβολίζεται με Β ή με W.

Μη Γήινο Βάρος

Το βάρος ενός σώματος δεν είναι το ίδιο σε όλους τους πλανήτες. π.χ. το «σεληνιακό» βάρος ενός σώματος είναι περίπου ίσο με το 1/6 του «Γήινου» βάρους.

Κατεύθυνση του βάρους

Αφού το βάρος είναι διανυσματικό μέγεθος, πρέπει να  ξέρουμε την κατεύθυνσή του.

Η κατεύθυνση του βάρους έχει  πάντοτε 

          διεύθυνση κατακόρυφη και

          φορά προς το κέντρο της Γης.

Όταν λέμε κατακόρυφη εννοούμε ότι είναι πάνω στην κατακόρυφο του τόπου: Η κατακόρυφος ενός όπου είναι  η διεύθυνση της ακτίνας της Γης και γίνεται αντιληπτή με το νήμα της στάθμης.

Εάν θεωρήσουμε μία μικρή επιφάνεια της Γης επίπεδη, το διάνυσμα του βάρους είναι κάθετο σε αυτήν με φορά προς τα κάτω.

Μονάδα μέτρησης του βάρους

Αφού είναι δύναμη, η μονάδα μέτρησής του βάρους στο  S.I. είναι το 1 Newton.

Βαρυτική δύναμη

Βαρυτική δύναμη είναι η ελκτική δύναμη που ασκείται μεταξύ δύο οποιωνδήποτε σωμάτων με μάζα. Πχ το γήινο βάρος ενός σώματος είναι η βαρυτική δύναμη που ασκείται μεταξύ της Γης και του σώματος.

Τριβή

Η τριβή είναι η δύναμη που ασκείται από ένα σώμα σε ένα άλλο  όταν βρίσκονται σε επαφή και το ένα κινείται ή τείνει να κινηθεί ως προς το άλλο. Συμβολίζεται με Τ.

Κατεύθυνση της τριβής

Αφού η τριβή είναι διανυσματικό μέγεθος, πρέπει να ξέρουμε την κατεύθυνσή της.  Η κατεύθυνση της τριβής έχει 

 διεύθυνση της κίνησης και 

 φορά τέτοια ώστε να αντιστέκεται   στην ολίσθηση της μίας επιφάνειας πάνω στην άλλη.

Δηλαδή αν κινείται θα έχει φορά αντίθετη από τη φορά της ταχύτητας του σώματος.

Μονάδα μέτρησης της τριβής

Αφού η τριβή είναι δύναμη, η μονάδα μέτρησής της στο  S.I. είναι το 1 Νewton.

Τριβή και καθημερινή ζωή

Κάνουμε τραχιές τις επιφάνειες όταν θέλουμε να αυξηθεί η τριβή,πχ:

           Όταν σβήνουμε με τη γόμα

             Όταν βαδίζουμε  στο δρόμο (σόλες παπουτσιών)

            Στα λάστιχα των αυτοκινήτων

          Για να πιάνουμε αντικείμενα (γραμμές στο εσωτερικό της παλάμης)

            Όταν κόβουμε με μαχαίρι (έχει δόντια)

Κάνουμε λείες τις επιφάνειες όταν θέλουμε να μειωθεί η τριβή, πχ:

            Όταν λαδώνουμε αλυσίδες ή κλειδαριές

             Όταν βάζουμε λάδια στον κινητήρα του αυτοκινήτου

 Στις αρθρώσεις μας, για να μην τρίβονται υπάρχει το αρθρικό υγρό

3.4 ΣΥΝΘΕΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΥΝΑΜΕΩΝ

Συνισταμένη

Συνισταμένη δύο ή περισσότερων δυνάμεων ονομάζεται η δύναμη που προκαλεί το ίδιο αποτέλεσμα   με αυτό που προκαλούν οι επιμέρους δυνάμεις. Συμβολίζεται με F_ολ

Συνιστώσες

Συνιστώσες ονομάζονται οι δυνάμεις τις οποίες αντικαθιστά η συνισταμένη.

Σύνθεση δυνάμεων

Σύνθεση δυνάμεων είναι η αντικατάσταση δύο ή περισσότερων δυνάμεων από μία συνισταμένη

Σύνθεση δυνάμεων με ίδια διεύθυνση

Α) Με ίδια διεύθυνση και φορά: Ομόρροπες.

Η συνισταμένη δύο ή περισσότερων ομόρροπων δυνάμεων F₁, F₂  έχει  κατεύθυνση ίδια με τις συνιστώσες και μέτρο ίσο με το άθροισμά τους:

Β) Με ίδια διεύθυνση και αντίθετη φορά: Αντίρροπες.

Η συνισταμένη δύο ή περισσότερων αντίρροπων δυνάμεων 𝐹₁, 𝐹₂ έχει κατεύθυνση ίδια με τη μεγαλύτερη από τις συνιστώσες και μέτρο ίσο με τη διαφορά τους:

 Αντίθετες δυνάμεις

Αντίθετες είναι οι αντίρροπες δυνάμεις με ίσα μέτρα.

Η συνισταμένη τους είναι πάντα μηδέν. 

𝐹_𝜊𝜆 = 0

Σύνθεση δυνάμεων με κάθετες  διευθύνσεις

Εφαρμόζουμε τον κανόνα του παραλληλογράμμου: Φέρουμε από την κορυφή της F₁ μία παράλληλη με την F₂ ευθεία. Και αντίστοιχα από την κορυφή της F₂ μία παράλληλη με την 𝐹⃗₂ 𝐹₁ ευθεία. Η συνισταμένη θα είναι η διαγώνιος του παραλληλογράμμου με σημείο εφαρμογής το σημείο εφαρμογής των συνιστωσών. Το μέτρο θα είναι ίσο με

3.5 ΔΥΝΑΜΗ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

Ισχυρισμός του Γαλιλαίου

Όσο πιο λεία είναι μία επιφάνεια, τόσο λιγότερο αντιστέκεται η τριβή στην κίνηση του σώματος και διανύει μεγαλύτερη απόσταση. Συνεπώς: Ένα τέλεια λείο αντικείμενο πάνω σε μία τέλεια λεία επιφάνεια θα μπορούσε να κινείται επ’ άπειρον σε ευθεία γραμμή.

1ος νόμος του Νεύτωνα

 Όταν σε ένα σώμα δεν ασκείται δύναμη ή η συνολική δύναμη που του ασκείται είναι μηδενική, τότε συνεχίζει να παραμένει ακίνητο ή να κινείται με σταθερή ταχύτητα.

Αδράνεια

Αδράνεια είναι η τάση των σωμάτων να αντιστέκονται σε κάθε μεταβολή της κινητικής τους

κατάστασης (της ταχύτητάς τους)

3.6. ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΥΛΙΚΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ

Ισορροπία

Λέμε ότι ένα υλικό σημείο ισορροπεί όταν είναι ακίνητο ή όταν κινείται με σταθερή ταχύτητα. 𝜐⃗ = 0 ή 𝜐⃗ = 𝜎𝜏𝛼𝜃

Συνθήκη ισορροπίας                                                                                      

H συνθήκη ισορροπίας ενός υλικού σημείου είναι:  𝐹⃗_𝜊𝜆 = 0

3.7. ΔΥΝΑΜΗ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ

2ος νόμος του Νεύτωνα

Όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα ορισμένης μάζας, τόσο πιο γρήγορα μεταβάλλεται η ταχύτητά του.

Επίσης:

Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα, τόσο δυσκολότερα αλλάζει η ταχύτητα ενός σώματος.

3.8. ΔΥΝΑΜΗ ΚΑΙ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ

3ος νόμος του Νεύτωνα

Όταν ένα σώμα ασκεί δύναμη σε ένα άλλο (δράση), τότε και το δεύτερο ασκεί δύναμη ίσου μέτρου και αντίθετης κατεύθυνσης στο πρώτο (αντίδραση).

Συνισταμένη και δράση αντίδραση.

Η δράση και οι αντίδραση ασκούνται σε διαφορετικά σώματα, επομένως δεν υπάρχει η έννοια της συνισταμένης τους.

Μάζα και αδράνεια

Με βάση το 2^ο νόμο του Νεύτωνα, η μάζα είναι το μέτρο της αδράνειας.

Σχέση μάζας-βάρους

Το βάρος σχετίζεται με τη μάζα μέσω της σχέσης

𝐵 = 𝑚𝑔