web analytics
Subscribe
Ειδοποίηση για
87 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Γιάννης Μήτσης
Αρχισυντάκτης
22/10/2018 10:05 ΜΜ

Διονύση, με τις προηγούμενες αναρτήσεις σου μου άνοιξες τα μάτια σχετικά με τη συμπεριφορά των πεδίων στα οποία η πεδιακή δύναμη (ή ισοδύναμα η δυναμική ενέργεια πεδίου) δεν είναι ανάλογη μιας «ποσότητας υποθέματος»

Ας πάρουμε ως παράδειγμα το πεδίο F=-DX που αντιστοιχεί στη δυναμική ενέργεια U=1/2DX^2 (θα μπορούσα να πάρω ως παράδειγμα οποιοδήποτε άλλο πεδίο που δεν ασκεί δυνάμεις ανάλογες κάποιου υποθέματος, αλλά ας μείνω στο γνωστό πεδίο της αατ)

Το πρώτο πρόβλημα που έχει το πεδίο είναι πως δεν ορίζεται ένταση και δυναμικό. Δε βαριέσαι τι μας νοιάζει κι αν δεν ορίζεται, αντί για δυναμικό μπορούμε να δουλεύουμε με δυναμική ενέργεια και αντί για ένταση θα δουλεύουμε με δυνάμεις. Για να δούμε όμως μπορούμε;

Ξεχνάμε λοιπόν το ελατήριο, έχουμε απλώς ένα μονοδιάστατο πεδίο που ασκεί δύναμη F=-DX σε οποιοδήποτε σώμα βρεθεί στη θέση Χ. Αν λοιπόν βάλουμε στο πεδίο 3 σώματα στις θέσεις Χ1, Χ2, Χ3 θα ασκηθούν σε αυτά οι δυνάμεις F1, F2, F3 και τα σώματα θα αποκτήσουν τις δυναμικές ενέργειες U1, U2, U3 αντίστοιχα, σύμφωνα με τις γνωστές σχέσεις.

Τοποθετώ στο σημείο Χ ένα σώμα. Αν θεωρήσω πως το σώμα είναι ενιαίο, η δύναμη που δέχεται είναι F=-DX και η ενέργειά του είναι U=1/2DX^2. Αν τώρα χωρίσω νοητά το σώμα σε 1000 κομμάτια, κάθε ένα κομμάτι βρίσκεται στη θέση (περίπου) Χ, οπότε το σώμα θα δέχεται δύναμη F=-1000DX και θα έχει ενέργεια U=500DX^2.

Αν ένα πεδίο ασκεί δυνάμεις ανάλογες κάποιας ποσότητας υποθέματος Π τα παραπάνω προβλήματα δεν υπάρχουν. Αν χωρίσεις την ποσότητα Π πχ σε 3 κομμάτια π1, π2, π3, καθένα από αυτά θα δέχεται δυνάμεις F1, F2, F3 που είναι ανάλογες των ποσοτήτων π1, π2, π3, οπότε η συνισταμένη δύναμη δεν αλλάζει είτε το σώμα το θεωρήσεις ενιαίο είτε κατακερματισμένο.

Μήπως ένα πεδίο για να είναι φυσικά αποδεκτό θα πρέπει να δημιουργεί δυνάμεις ανάλογες κάποιας ποσότητας υποθέματος;

 

Άσχετο: Πως γράφω εκθέτη ή δείκτη; Τα tags <sub>, <sup> ας μη φιλτράρονται.

Διονύσης Μάργαρης
Αρχισυντάκτης
22/10/2018 10:17 ΜΜ

Καλησπέρα Γιάννη.

Νομίζω ότι το αρχικό σου ερώτημα απάντησα συγκεκριμένα και αναλυτικά.

Θα προτιμούσα στην ίδια γραμμή να ήταν και η δική σου απάντηση, ώστε να ξέρουμε σε τι υπάρχει συμφωνία, πού υπάρχει διαφωνία και τι γίνεται λάθος…

Ίσως φταίει η ώρα, αλλά δεν μπόρεσα να καταλάβω τι ακριβώς άποψη εκφράζεις πάνω στο αρχικό ερώτημα που έβαλες.

Διονύσης Μάργαρης
Αρχισυντάκτης
22/10/2018 10:19 ΜΜ

Το παραπάνω σχόλιο απευθύνεται προς το Γιάννη Μήτση, αφού τώρα είδα ότι παραπάνω έχει σχολιάσει και ο Γιάννης Κυριακόπουλος…

Δημήτρης Γκενές
Αρχισυντάκτης
22/10/2018 10:38 ΜΜ

Καλησπέρα

 

1. Κίνηση ή φαινόμενο ;

 Δεν ξέρω αλλά μέχρι σήμερα νόμιζα ότι η κίνηση είναι φυσικό φαινόμενο ( και μάλιστα "καθολικό"  )

 

2. Για την ορολογία : η άποψη που έχω καταλήξει είναι :

Σύστημα "ελατηρίου -αντικειμένου με μάζα" : "Ταλαντωτής"

Σύστημα "ιδανικού ελατηρίου- μάζα" : Μαθηματικό μοντέλο της φυσικής περιγραφής με το όνομα "απλός αρμονικός ταλαντωτής "

Κίνηση με εξίσωση θέσης x=Aημ(ωt+θo) …… Αρμονική Κίνηση

Κίνηση υπό την επίδραση χρονοεξαρτώμενης δύναμης F=Fo ημ(ωt+φο) ( μετά την παρέλευση των μεταβατικών φαινομένων που εξαρτώνται από τις αρχικές συνθήκες ) : Γραμμική αρμονική κίνηση

Κίνηση υπό την επίδραση χωροεξαρτώμενου πεδίου δυνάμεων F=-kx : "Απλή Αρμονική Κίνηση"

………

3. Αλλά είναι και κάτι που ποτέ δεν κατάλαβα : Μας ρώτησε κανείς ;

Αποφάσισε κάποιος πως πρέπει να έχουμε κάποια διαδικασία με την οποία το σινάφι μας θα καταλήξει σε επικύρωση ΜΙΑΣ ορολογίας ;;; ή …

…ή  έτσι μεταξύ μας το συζητάμε όπως λέμε ρε παιδί μου " Ιγώ αν ήμανα πρωθυπουργός θα …

 

Γιάννης Μήτσης
Αρχισυντάκτης
22/10/2018 11:00 ΜΜ

Διονύση κατανοώ τον τρόπο που θέτεις το θέμα και σε ευχαριστώ για τον αναλυτικό τρόπο που το παρουσίασες. Δεν έχω αντίρρηση. Απλά για εμένα ο ορισμός της αατ είναι πιο "καθαρός" αν τον απαλλάξουμε από δυνάμεις και κυρίως αν τον απαλλάξουμε από δυναμικές ενέργειες.

Για παράδειγμα σε προηγούμενο σχόλιό σου γράφεις: "Αλλά τότε, αν πάνω στο σώμα αυτό βάλουμε ένα μήλο, όπως ο Γιάννης, το οποίο κινείται μαζί με το σώμα και το σύστημα κάνει ΑΑΤ, τότε το κάτω σώμα μπορώ να το θεωρώ μέρος του ελατηρίου οπότε βλέπω το μήλο να ταλαντώνεται, ενώ η δυναμική του ενέργεια αποθηκεύεται στο ελατήριο, Θεωρώ δηλαδή την κίνησή του επίσης ΑΑΤ, χωρίς να ασχολούμαι με τη φύση της στατικής τριβής."

Ωραία λοιπόν, λες πως το μήλο κάνει αατ. Ας πούμε μας ρωτούν: "Ποια είναι η μέγιστη δυναμική ενέργεια της αατ που κάνει το μήλο;" (Έστω Α=1m, mμήλου=1Kg, mβιβλίου=1Kg Κελατ=1N/m). Τι απαντάμε;

Διονύσης Μάργαρης
Αρχισυντάκτης
22/10/2018 11:14 ΜΜ

Η μέγιστη δυναμική ενέργεια  του μήλου Γιάννη, δεν είναι η ενέργεια του ελατηρίου 1/2 kx^2. 

Δεν το είπα πουθενά αυτό.

Η ενέργεια αυτή είναι η δυναμική ενέργεια του ελατηρίου, η οποία θα μεταφερθεί όχι στο μήλο, αλλά στο σύστημα των δύο σωμάτων. Στο μήλο θα μεταφερθεί ένα μέρος της ίσο με 1/2 mω^2∙x^2.

Καταλαβαίνεις βέβαια ότι αυτή είναι και η απάντηση στο προηγούμενο σχόλιο με την τοποθέτηση για τρία  ή για 1.000 διασπασμένα σώματα και τις δυναμικές ενέργειες ίσες με 1.000 kx^2!

Δεν μπήκα εκεί σε αναλυτική απάντηση, αφού θεώρησα, μάλλον ειρωνική την τοποθέτησή σου, για να μην πω προσωπικά προσβλητική…

Γιάννης Μήτσης
Αρχισυντάκτης
22/10/2018 11:35 ΜΜ

Προσβλητικό το προηγούμενο μου σχόλιο!

Μάλλον αυτό που έγραψα "Μου άνοιξες τα μάτια…" το εξέλαβες ως ειρωνεία. Εγώ όμως το εννοώ.

Τώρα που το ξαναδιαβάζω καταλαβαίνω πως κάποιος μπορεί να το παρεξηγήσει. Συγνώμη.

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
22/10/2018 11:57 ΜΜ

Γιάννη και Διονύση γεια σας

Το πρόβλημα, δηλαδή να βρούμε τις εξισώσεις κίνησης  χ=f(t) u=f(t) στην περίπτωση όπου η δύναμη που ασκείται είναι της μορφής F=F(t)  αντιμετωπίζεται κλασσικά, όπως και συ Γιάννη δέχεσαι πλέον, χωρίς δυνάμεις d’ Alembert αλλά με τον τρόπο που περιγράφεις στις  20/10/2018, 3:21, μια πρώτη ολοκλήρωση του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα για να βρούμε την  u=f(t), όπου από τις αρχικές χρειάζεται να προσδιορίσουμε μια αυθαίρετη σταθερά και μια δεύτερη  για προσδιορισμό της χ=f(t), όπου από τις αρχικές χρειάζεται να προσδιορίσουμε δυο αυθαίρετες σταθερές.

Να ξεκαθαρίσουμε ότι  εξίσωση χ=f(t)  που είναι ίδια με αυτή σώματος που κάνει ΑΑΤ έχουμε μόνο στην περίπτωση που η δύναμη είναι ημιτονοειδής  συνάρτηση του χρόνου.  Αν πχ η δύναμη είναι F=f(t2) τότε προφανώς μετά την πρώτη ολοκλήρωση θα είναι u=f(t3)  και μετά την δεύτερη θα είναι χ=f(t4)

Προφανώς ΔΕΝ μπορεί να προσδιοριστεί η ΑΑΤ με βάση την εξίσωση κίνησής της, όπως έδειξες με την περίπτωση π.χ. κίνησης όπου η δύναμη είναι της μορφής F=Αημ(ωt+φ)  και όχι F=-kx. Άρα στην ερώτηση που θέτεις  αν η έκφραση Α.Α.Τ. αναφέρεται στο φαινόμενο ή στην κίνηση (αποκλείοντας την κίνηση ως ορισμό) πρέπει να δεχθούμε το φαινόμενο,

Μια απλή διδακτική πρόταση, περιληπτικά,  κατά την άποψή μου,  θα ήταν να ξεκινάμε με τον ορισμό του αρμονικού ταλαντωτή

«Στην κλασσική μηχανική, ένας αρμονικός ταλαντωτής είναι ένα σύστημα που, όταν μετατοπιστεί από τη θέση ισορροπίας του, δέχεται μια δύναμη F που τείνει να το επαναφέρει στην θέση ισορροπίας του ανάλογη της απόστασής του x από την θέση ισορροπίας:

Συγκεκριμένα πρέπει η δύναμη να είναι  F=-kx   κλπ κλπ»

«Εάν το F είναι η μόνη δύναμη που ασκείται στο σύστημα, το σύστημα ονομάζεται αρμονικός ταλαντωτής και υφίσταται απλή (γραμμική) αρμονική κίνηση: ημιτονοειδείς ταλαντώσεις γύρω από το σημείο ισορροπίας, με σταθερό πλάτος και σταθερή συχνότητα   χ=Αημ(ωt+φ).»

Τονίζω επίσης στους μαθητές ότι ίδια μορφή κίνησης κάνουν και σώματα που κινούνται με την επίδραση   άλλου είδους δύναμης.

Ουσιαστικά λέω με λόγια αυτό που κάνω στην θεωρητική μηχανική ξεκινάω με το είδος της δύναμης (αίτιο), λύνω την διαφορική και καταλήγω στην μορφή της χ=f(t).

Το γραμμική ή απλή δεν νομίζω ότι μετά από αυτό  τον τρόπο παρουσίασης έχει τόση σημασία. Εγώ συνήθως πήγαινα κατά σειρά στις έννοιες: Περιοδικό φαινόμενο, ταλάντωση, γραμμική ταλάντωση, οπότε ερχόταν καλλίτερα το γραμμική αρμονική ταλάντωση.

Εξάλλου Γιάννη ο Αντρέας έλεγε «σημασία δεν έχει να διδάσκουμε ονόματα και όρους αλλά φαινόμενα και έννοιες σωστά» ή κάπως έτσι.

Μια ποιοτική παρατήρηση όσον αφορά το ενεργειακό ζήτημα. Σε ένα κλειστό σύστημα σωμάτων οι μεταξύ τους δυνάμεις οφείλονται στις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις και  είναι συναρτήσεις μόνο των σχετικών θέσεών τους. Η εξάρτηση της δύναμης από τον χρόνο υποδηλώνει  ανοικτό σύστημα οπότε η επίδραση των εξωτερικών παραγόντων εμφανίζεται σαν άμεση εξάρτηση από τον χρόνο. Άρα δεν ισχύει για την ενέργεια ότι και στην ΑΑΤ. 

Δημήτρης Γκενές
Αρχισυντάκτης
23/10/2018 12:08 ΠΜ

Ο κύλινδρος δεν δέχεται συνισταμένη δύναμη F=-kx

Ο κύλινδρος δέχεται και μια στατική τριβή . 

Δεν χαρακτήρισα τέτοιες κινήσεις ΑΑΤ

Προφανώς .

https://youtu.be/HHjKzr6tLz0