Δημοσιεύτηκε από τον/την Διονύσης Μάργαρης στις 15 Ιανουάριος 2010 και ώρα 14:01
Σαν ένα πείραμα που αποδεικνύει την αρχή της αδράνειας των σωμάτων χρησιμοποιείται πολύ συχνά το παρακάτω. Πάνω σε ένα ποτήρι βάζουμε ένα βιβλίο και πάνω του ένα κέρμα. Τραβώντας το βιβλίο, το κέρμα πέφτει στο ποτήρι, αφού θέλει να διατηρήσει την κινητική του κατάσταση, δηλαδή παραμένει ακίνητο και δεν συμμετέχει στην κίνηση του βιβλίου.
Είναι έτσι τα πράγματα; Και τι ακριβώς σημαίνει απότομα; Πόσο απότομα; Ας δούμε ένα παράδειγμα.
Ένα κέρμα ηρεμεί πάνω σε ένα βιβλίο, με το οποίο παρουσιάζει συντελεστές τριβής μs=μ=0,5, όπως στο σχήμα. Τι θα συμβεί αν τραβήξουμε το βιβλίο προκαλώντας του επιτάχυνση:
Σχόλιο από τον/την Κυριακόπουλος Γιάννης στις 15 Ιανουάριος 2010 στις 14:53
Είσαι νομίζω ο πρώτος που το κάνει άσκηση. Θυμάμαι τον Ανδρέα Κασσέτα στα ΠΕΚ στο Περιστέρι να το παρουσιάζει ως το πλέον αποτυχημένο παράδειγμα για την διδασκαλία της αδράνειας. Πράγματι το παράδειγμα αυτό και το παράδειγμα του χαρτιού κουζίνας δημιουργούν μάλλον προβλήματα στους μαθητές
Σχόλιο από τον/την Νίκος Ανδρεάδης στις 15 Ιανουάριος 2010 στις 15:05
Διονύση πολύ κάνεις και το θίγεις το θέμα, πρόκειται για άλλη μια α-νοησία που κυκλοφορεί εδώ και πολλά χρόνια σε διάφορα βιβλία στα πλαίσια της “απλοποίησης”… για να γίνουν τα φαινόμενα πιο κατανοητά στα παιδιά!!!
Σχόλιο από τον/την Νίκος Σφαρνάς στις 15 Ιανουάριος 2010 στις 20:17
Όλη η σύγχιση ξεκινάει κατά τη γνώμη μου από το γεγονός ότι επιμένουμε να διαχωρίζουμε τον πρώτο νόμο μαζί με την αδράνεια, από τον δεύτερο. Αν δεχτούμε τον λεγόμενο 2ο νόμο F=dp/dt μαζί με τις εξισώσεις κίνησης ενός σώματος v(t), x(t) που είναι ουσιαστικά τα ολοκληρώματα του νόμου, τί χρειαζόμαστε την ΄διατύπωση ως ξεχωριστού νόμου του πρώτου;
Μήπως τον κρατάνε μόνο ιστορικοί λόγοι;
Και αφού η μάζα είναι το μετρήσιμο μέγεθος, ενώ η αδράνεια ούτε ποσοτικό μέγεθος είναι, ούτε μετρήσιμο, γιατί να συνεχίζουμε να την χρησιμοποιούμε;
Κάθε φαινόμενο μηχανικής επί υλικού σημείου, μπορεί να διαπραγματευθεί χωρίς τη χρήση της έννοιας της αδράνειας.
Ίσως ο μόνος λόγος συντήρησής της να είναι (σε πιο προχωρημένο επίπεδο βέβαια) η διάκριση της μάζας αδράνειας και της βαρυτικής μάζας. Αλλά αυτό πάει μακριά για το σχολείο
Σχόλιο από τον/την Λεωνίδας Καστανάς στις 15 Ιανουάριος 2010 στις 20:35
Aν τραβήξεις το χαρτόνι αργά η σχετική ταχύτητα μεταξύ τους είναι μικρή και η τριβή είναι μεγάλη, γιατί η τριβή εξαρτάται στην πραγματικότητα από την ταχύτητα ( βλέπε άλλο σχόλιο). Οπότε έρχονται και τα δύο μαζί. Αν το τραβήξεις γρήγορα, με μεγάλη επιτάχυνση αυξάνεται απότομα η ταχύτητα του χαρτονιού, η τριβή μειώνεται υπερβολικά και το χαρτόνι φεύγει ενώ το κέρμα μένει αφού πρακτικά η δύναμη (τριβή) που δέχεται είναι μηδέν. Συνεπώς είναι θέμα τριβής. Όσο για την αδράνεια συμφωνώ με το Σφαρνά.
Σχόλιο από τον/την Διονύσης Μάργαρης στις 15 Ιανουάριος 2010 στις 22:31
Να συμφωνήσω με το Νίκο Σφαρνά, (αλλά και με τον Λεωνίδα).
Θα ήθελα όμως να τονίσω ιδιαίτερα τον προβληματισμό και την επιχειρηματολογία που εκφράζει, στο παραπάνω σχόλιό του ο Νίκος. Έχουμε κάπου κολλήσει την σκέψη μας, μαθαίνοντας και διδάσκοντας τυπικά, πρώτα τον 1ο νόμο και μετά τον 2ο, αναπαράγοντας στερεότυπα, που μάλλον οδηγούν τη σκέψη μας σε μονοπάτια όχι παραγωγικά.
Προσέξτε τις φράσεις:
“Και αφού η μάζα είναι το μετρήσιμο μέγεθος, ενώ η αδράνεια ούτε ποσοτικό μέγεθος είναι, ούτε μετρήσιμο, γιατί να συνεχίζουμε να την χρησιμοποιούμε;
Κάθε φαινόμενο μηχανικής επί υλικού σημείου, μπορεί να διαπαργματευθεί χωρίς τη χρήση της έννοιας της αδράνειας.”
Θα ήθελα προς στην ίδια κατεύθυνση να διαβαστεί και ένα δικό μου post πάνω στο θέμα της ισορροπίας από εδώ. Από άλλη αφετηρία, αλλά οδηγούμαστε στα ίδια συμπεράσματα…
Σχόλιο από τον/την Λεωνίδας Καστανάς στις 15 Ιανουάριος 2010 στις 23:23
Διονύση πρώτα συμφωνώ και μετά σε καλησπερίζω,
Ο 1ος νόμος του Newton ονομάζεται και νόμος της αδράνειας επειδή μας βοηθά να ορίσουμε την έννοια του αδρανειακού συστήματος αναφοράς, που με τη σειρά του θα μπορούσε να λέγεται και αλλιώς αφού η ιδιότητά του είναι να ισχύει σε αυτό ο 1ος νόμος. Τώρα αυτή η τάση που έχουν τα σώματα……….. που λέγεται αδράνεια, ούτε εγώ την κατάλαβα ποτέ. Την έγραψε κάποιος πρόγονος και οι υπόλοιποι την αναπαράγουμε χωρίς λόγο. Και έχει δίκιο ο Σφαρνάς, ότι πρέπει να την κόψουμε. Και το άλλο το ωραίο, η μάζα είναι μέτρο της αδράνειας …… Απλά η μάζα είναι εκείνη που μας δυσκολεύει να μεταβάλλουμε την κινητική κατάσταση των σωμάτων. Ας κρατήσουμε λοιπόν τη λέξη για να περιγράψουμε την αιτία που έφαγε μια άμυνα ένα γκολ και ας διδάξουμε χωρίς αυτήν.
Σχόλιο από τον/την Μιχαλόπουλος Γιάννης στις 16 Ιανουάριος 2010 στις 13:31
Την έννοια της αδράνειας (inertia) την εισήγαγε με τον πρώτο νόμο ο Νεύτων. Για ιστορικούς και μόνο λόγο δεν πρέπει να την “διαγράψουμε” από το λεξιλόγιο μας.
Υπάρχει βεβαίως και εξίσου σημαντικός λόγο. Είναι ίσως το χειρότερο “κόλλημα” που αντιμετωπίζουν οι μαθητές μας. Όλοι πιστεύουν ότι όταν υπάρχει κίνηση υπάρχει και δύναμη.
Οι δυσκολίες που αντιμετωπίζουμε οφείλονται σε διατυπώσεις – κλισέ, που αναπαράγονται χρόνια τώρα και που προκαλούν παρανοήσεις. Η αδάνεια, κατά την γνώμη μου δεν μπορεί΄να κατανοηθεί ούτε ως “τάση να διατηρούν…” ούτε , ακόμα χειρότερα ως “η διότητα να αντιστέκονται στην μεταβολή…” . Ιδιαίτερα αυτό το τελευταίο παραπέμπει σε δύναμη. Αρκετοί μαθητές βλέπουν την αδράνεια ως δύναμης αντίστασης.
Δεν καταλαβαίνω γιατί δεν χρησιμοποιούμε τα λόγια του ίδιου του Νέυτωνα. “Ένα σώμα που ηρεμεί (rest) εξακολουθεί να ηρεμεί και ένα σώμα που κινείται εξακολουθεί να κινείται με την ίδια ταχύτητα εκτός αν δράσει σε αυτό δύναμη.”
Σχετικά τώρα με το πείραμα του κέρματος πάνω στο βιβλίο, αυτό δεν πρέπει να διδαχθεί πριν από τον 2ο Νόμο.
Ανάλογο πείραμα παρουσιασμένο με μαεστρία μπορείτε να δείτε στην βιντεοσκοπημένη διάλεξη του Walter Lewin http://videolectures.net/mit801f99_lewin_lec06
Σχόλιο από τον/την Μιχαλόπουλος Γιάννης στις 16 Ιανουάριος 2010 στις 13:33
Επειδή το βίντεο είναι μεγάλο, το πείραμα είναι στο τέλος.