Μάθημα : ΦΥΣΙΚΗ Α' ΛΥΚΕΙΟΥ - Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ

Όλοι οι άνθρωποι έχουν την εμπειρία μιας δύναμης. Η δύναμη είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης δύο σωμάτων. Για να ασκηθεί δύναμη σε ένα σώμα είναι απαραίτητη η ύπαρξη ενός δεύτερου σώματος, που θα είναι σε επαφή ή σε απόσταση από το δεύτερο σώμα. Λέμε συνήθως ότι ένα σώμα ασκεί μια δύναμη σε ένα δεύτερο σώμα ή ότι ένα σώμα δέχεται μια δύναμη από ένα δεύτερο σώμα. Στη φυσική δεν υπάρχει η έκφραση της καθημερινής ζωής ότι ένα σώμα «έχει» δύναμη.

Η δύναμη είναι ένα διανυσματικό μέγεθος (έχει μέτρο διεύθυνση και φορά). Όταν μια δύναμη ασκείται σε ένα σώμα είναι δυνατόν να το παραμορφώσει ή να του αλλάξει την ταχύτητα ως προς το μέτρο ή την κατεύθυνση.

Άρα, δύναμη είναι η αιτία που μπορεί να παραμορφώσει ένα σώμα ή να του αλλάξει την κινητική του κατάσταση.

Αφού είναι διανυσματικό μέγεθος πρέπει να ορίζουμε τη διεύθυνση και τη φορά της εκτός από το μέτρο της. Συμβολίζεται συνήθως με F (Force) και έχει μονάδα μέτρησης το 1 Newton (1N).

H μέτρηση της δύναμης γίνεται με τη βοήθεια ενός δυναμόμετρου. Η λειτουργία του δυναμόμετρου βασίζεται στο νόμο του Hooke ή νόμο της ελαστικής παραμόρφωσης.

Στη φύση υπάρχουν δυνάμεις από επαφή και από απόσταση.

Στις δυνάμεις από επαφή περιλαμβάνονται : Η τριβή, η τάση του νήματος (δύναμη από τεντωμένο σχοινί), η δύναμη από παραμορφωμένο ελατήριο, η  αντίδραση του εδάφους, η άνωση,  η αντίσταση του αέρα κλπ.

Οι δυνάμεις από απόσταση είναι οι βαρυτικές, οι μαγνητικές, οι ηλεκτρικές, οι ασθενείς πυρηνικές και οι ισχυρές πυρηνικ

Από αυτή την παρουσίαση μπορείς να παρακολουθήσεις μέχρι και τη διαφάνεια 13. Πρόσεξε ιδιαίτερα τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζουμε μια δύναμη πάνω σε άνα σώμα.

Στην προσομοίωση μπορείς να δεις την αλλαγή της κινητικής κατάστασης ενός σώματος όταν δέχεται μια δύναμη.

Παραμόρφωση είναι η αλλαγή της μορφής ενός σώματος.

Ελαστική είναι η παραμόρφωση όταν το σώμα επανέρχεται στην αρχική του μορφή όταν πάψει να του ασκείται η δύναμη που προκάλεσε την παραμόρφωσή του. Ελαστική παραμόρφωση παθαίνει ένα ελατήριο, ένα λάστιχο ή ένας πλαστικός μικρός χάρακας όταν λυγίσει λίγο.

Ο νόμος του Hooke διατυπώνεται ως εξής: «Οι ελαστικές παραμορφώσεις είναι ανάλογες με τις δυνάμεις που τις προκάλεσαν». Η μαθηματική έκφραση του νόμου του Hooke για τα ιδανικά ελατήρια είναι :

F = K∙Δl

 Η σταθερά Κ ονομάζεται σταθερά του ελατηρίου και εξαρτάται από το είδος του υλικού του ελατηρίου, από το πάχος και το μήκος του, ενώ Δl είναι η μεταβολή του μήκους του.

Η πρώτη προσμοίωση προέρχεται από το Πανεπιστήμιο του Colorado. Έχει τρεις τρεις επιλογές: Τέντωμα, ταλάντωση και εργαστήριο.

Από την επιλογή "Εργαστήριο" προσπάθησε να βρεις τη σταθερά του ελατηρίου και στη συνέχεια τις μάζες των υπολοίπων σωμάτων.

Η δεύτερη προσομοίωση θα σε βοηθήσει να επιβεβαιώσεις το νόμο του Hooke.