web analytics

Οι αλγεβρικές τιμές και η επαγωγή

Ας δούμε, μέσω κάποιων παραδειγμάτων τι συμβαίνει με τις αλγεβρικές τιμές φυσικών μεγεθών, αλλά και τι συμβάσεις κάνουμε συνήθως, άλλοτε φανερές και άλλοτε  «σιωπηλές».

Παράδειγμα 1ο:

Ένα αυτοκίνητο κινείται σε οριζόντιο δρόμο όπως στο σχήμα, με ταχύτητα μέτρου 10m/s. Μας ζητάνε την τιμή της ταχύτητας. Αυτή είναι:

i) υ=+2m/s, ii) υ=-2m/s, iii) Το ένα ή το άλλο…

Η σωστή απάντηση είναι η iii) Για να αποδώσουμε μια (αλγεβρική) τιμή στην ταχύτητα, πρέπει προηγούμενα να πάρουμε ότι η κίνηση πραγματοποιείται πάνω σε έναν προσανατολισμένο άξονα (έστω x) και να ορίσουμε μια κατεύθυνση ως θετική. Αν πάρουμε την προς τα δεξιά κατεύθυνση ως θετική, τότε το αυτοκίνητο έχει ταχύτητα υ=-2m/s, αν όμως πάρουμε την προς τα αριστερά κατεύθυνση ως θετική, τότε υ=+2m/s.

Συνήθως βέβαια, παίρνουμε σιωπηλά ως θετική την προς τα δεξιά κατεύθυνση (συμμορφούμενοι σε μια σύμβαση), οπότε απαντάμε ότι υ=-2m/s, χωρίς άλλες διευκρινήσεις.

Διαβάστε τη συνέχεια…

ή

%ce%b1%ce%b1%ce%b1%ce%b11 Οι αλγεβρικές τιμές και η επαγωγή
%ce%b1%ce%b1%ce%b1%ce%b13 Οι αλγεβρικές τιμές και η επαγωγή

Loading

Subscribe
Ειδοποίηση για
120 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Διονύσης Μητρόπουλος
Αρχισυντάκτης

Καλημέρα Νίκο, Διονύση, Βαγγέλη, Γιάννη,

Νίκο αυτό που εννοώ είναι ότι πρέπει να είμαστε προσεκτικοί με τις εκφράσεις "αύξηση" – "μείωση".

Σε ένα μονόμετρο μέγεθος που ταυτίζεται με το μέτρο του, η θετική και η αρνητική μεταβολή εκφράζουν αντίστοιχα αύξηση και μείωση.

Έστω και … άγραφα, οι έννοιες αύξηση, μείωση, μεγαλύτερο, μικρότερο, πολύ, λίγο, περισσότερο, λιγότερο, κλπ. είναι συνδεδεμένες με τα μέτρα των μεγεθών.

Ας θεωρήσουμε δύο αυτοκίνητα που κινούνται σε προσανατολισμένο άξονα, το πρώτο με υ1= +10m/s και το δεύτερο με υ2= -15m/s. Στην ερώτηση "ποιο κινείται πιο γρήγορα / έχει μεγαλύτερη ταχύτητα / αλλάζει πιο γρήγορα θέση" τί απαντάμε; Το πρώτο επειδή υ1 > υ2 ή το δεύτερο επειδή |υ2| > |υ1|;

Ας θεωρήσουμε δύο σώματα που κινούνται πάνω σε προσανατολισμένο άξονα με υ1>0, υ2<0 και συγκρούονται κεντρικά. Θα ισχύει Δp1<0, Δp2>0 και Δp1 = -Δp2. Δικαιούμαστε να ρωτήσουμε ποιό απο τα δύο σώματα έπαθε … μεγαλύτερη μεταβολή στην ορμή του;

Προσωπικά πιστεύω ότι δεν έχει νόημα ούτε η ερώτηση "ποια από τις δύο αλγεβρικές μεταβολές είναι μεγαλύτερη;" παρόλο που η τυπική μαθηματική απάντηση θα ήταν η Δp2 > Δp1. Το πρόσημο, όπως γράφει κι ο Βαγγέλης, σχετίζεται με τη φορά. Τί νόημα έχει να το χρησιμοποιούμε σε ποσοτικές συγκρίσεις;

Για να έρθουμε Νίκο και στο σχόλιό σου σχετικά με τη ροή Φ και τον αλγεβρικό ορισμό της, πιστεύω ό τι κι εδώ ισχύουν τα ίδια. Το πρόσημο σχετίζεται με τον προσανατολισμό της κάθετης στην επιφάνεια σε σχέση με τις δυναμικές γραμμές. Ασφαλώς και πρέπει να δουλεύουμε με αλγεβρικές τιμές στον προσδιορισμό του ΔΦ, αλλά να χρησιμοποιούμε πολύ προσεκτικά τις εκφράσεις "αυξήθηκε / μειώθηκε / μεγαλύτερη / μικρότερη κλπ." ώστε να μην έρχονται σε αντίθεση με την κοινή λογική.

Ας θυμηθούμε την παραγωγή εναλλασσομένης τάσης σε στρεφόμενο πλαίσιο, όπου Φ = Φοσυν(ωt).

Τις στιγμές 0, Τ/4, Τ/2, 3Τ/4, Τ η ροή ήταν αντίστοιχα Φο, 0, -Φο, 0, Φο.

Η μεταβολή της από 0 ώς Τ/2 είναι ΔΦ1 = -2Φο  ενώ   από Τ/2 σε 3Τ/4 είναι ΔΦ2 = +Φο.

Ερωτήματα:

α) Ποιά από τις δύο μεταβολές είναι μεγαλύτερη; Η ΔΦ2 επειδή είναι θετική; Η ΔΦ1 επειδή έχει μεγαλύτερο μέτρο;

ή β) πότε είναι μεγαλύτερη η ροή που περνάει από το πλαίσιο; Τη στιγμή Τ/4 ή τη στιγμή Τ/2;

 

Μήπως θα έπρεπε τα ερωτήματα να είναι πιο αναλυτικά διατυπωμένα;

Νίκος Ανδρεάδης
Αρχισυντάκτης
30/08/2019 2:22 ΜΜ

Διονύση με κάλυψες πλήρως με την αναλυτική τοποθέτηση που έκανες.
Το συμπέρασμα είναι ότι πρέπει να είμαστε προσεκτικοί στις διατυπώσεις.

Έτερε Διονύση πιστεύω και μακάρι να διαψευστώ, ότι θα συνεχίσουμε με αριθμητική (και βγάλε…) και όχι με άλγεβρα.

Γιάννηs Κυρίκοs
30/08/2019 2:44 ΜΜ

Καλησπέρα παιδιά.Διονύση θα είμαστε καλά, γιατί να μην είμαστε με τη βοήθεια του Θεού πάντα.

ΥΓ.Τα μικρά ανθρωπάκια στο τέλοs του κειμένου που χαιρετούν ή χειροκροτούν (δε βλέπω και καλά) είναι όλα τα ΄΄λεφτά''.

Βαγγέλης Κουντούρης

καλό μεσημέρι σε όλους

(άρτι τελειώσας αστάρωμα τοίχων ταράτσας, μάλιστα, μάλιστα, έπεται βάψιμο δηλαδή, δύο "χέρια"…)

και εγώ, Διονύση, ελπίζω σε 10 χρόνια να καταλαβαίνω τί γράφω, όταν θα γράφω, αν γράφω, ότι ναι μεν, αλλά μπορούμε να "πορευτούμε" και χωρίς το "-" στην επαγωγή…

Πάνος Μουρούζης
30/08/2019 7:44 ΜΜ

Καλησπέρα αγαπητοί φίλοι από Κέρκυρα. 

Να εκφράσω και γω την άποψή μου σχετικά με τα πρόσημα των μεγεθών όσο αυτό έχει ( και αν έχει ) κάποια αξία. 

1. Νομίζω ότι το πρόσημο στα διανυσματικά μεγέθη δεν έχει κανένα φυσικό νόημα. Είναι απλά ένα τέχνασμα που μας κάνει πιο εύκολα τα πράγματα. Δηλαδή αντί να έχουμε πολλούς τύπους της ευθύγραμμης ομαλά μεταβαλλόμενης κίνησης, χρησιμοποιούμε μόνο έναν με τη σύμβαση ότι το (-) στα διανυσματικά μεγέθη θέση, ταχύτητα επιτάχυνση εκφράζει την αντίθετη φορά από αυτή που πήραμε ως θετική. Το τέχνασμα αυτό ισχύει μόνο όταν τα διανυσματικά μεγέθη έχουν την ίδια διεύθυνση. 

2. Στα αριθμητικά μεγέθη έχουμε κάποια που παίρνουν μόνο θετικές τιμές, όπως πχ η κινητική ενέργεια η μάζα κλπ και κάποια που παίρνουν και αρνητικές τιμές όπως το φορτίο το έργο κλπ. Στα δεύτερα το πρόσημο έχει συγκεκριμένο φυσικό νόημα. 

3. Η μαγνητική ροή είναι ένα αριθμητικό μέγεθος που παίρνει θετικές και αρνητικές τιμές. Το πρόσημο σε αυτό το μέγεθος είναι δύσκολο να προσδιορισθεί αφού δεν έχει συγκεκριμένο φυσικό νόημα στην περίπτωση που ορίζουμε τη στοιχειώδη ροή σε στοιχειώδη επίπεδη επιφάνεια. Όταν έχουμε την ολοκληρωτική μορφή των εξισώσεων Maxwell δεν έχουμε πρόβλημα. Γιατί όταν η επιφάνεια είναι κλειστή τότε υπάρχει το μέσα και το έξω. Οπότε αν το πεδίο βγαίνει από την επιφάνεια η ροή είναι θετική, ενώ αν μπαίνει είναι αρνητική. Αν όμως εκφράσουμε τις εξισώσεις με διαφορική μορφή και συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε το μέγεθος της ροής, τότε έχουμε πρόβλημα, αφού η στοιχειώδης επιφάνεια είναι πλέον ανοικτή και επίπεδη. Νομίζω ότι ούτε ο ορισμός του Διονύση του Μάργαρη ο οποίος ορίζει το διάνυσμα της επιφάνειας με το δεξιόστροφο κοχλία μας σώζει, αφού τότε για μία στροφή της επιφάνειας σε ομογενές πεδίο κατά 180 μοίρες η ροή θα είναι πάντα θετική. 

Αθανάσιος Κρομμύδας
  • Αν κατάλαβα σωστά την πρόταση του Διονύση του Μάργαρη: 

1. στην επιφάνεια που μεταβάλλεται η μαγνητική ροή ορίζουμε μια θετική φορά για το διάνυσμα που την περιγράφει

2. βρίσκουμε το πρόσημο της ροής που διέρχεται από αυτήν.

3. βρίσκουμε το πρόσημο του Δφ.

4. βρίσκουμε το πρόσημο της επαγωγικής ΗΕΔ.

5. όταν το επαγωγικό ρεύμα διαρρέει τα τέσσερα λυγισμένα δάχτυλα του δεξιού χεριού, ο αντίχειρας ανοιχτός πρέπει να δείχνει τη θετική ή αρνητική φορά που έχει η επαγωγική ΗΕΔ.

Δουλεύει όποια φορά και αν επιλέξουμε για τη ροή στην αρχή και δίνει νόημα στα πρόσημα του Εεπ και του Ιεπ. Είναι μια διαδικασία που δεν κάνει λάθος.

  • Όταν χρησιμοποιήσουμε μέτρα για την επαγωγική τάση και το επαγωγικό ρεύμα μπορούμε να βρούμε τη φορά του επαγωγικού ρεύμα τος από τον κανόνα του Lenz:

Το επαγωγικό ρεύμα έχει τέτοια φορά ώστε η μαγνητική ροή που δημιουργεί στην επιφάνεια το επαγόμενο από αυτό Βεπ , να είναι αντίθετη της μεταβολής της ροής που δημιουργείται από το φαινόμενο (κίνηση ή μεταβολή του υπάρχοντος μαγνητικού πεδίου).

Είναι ποιο γρήγορο, αλλά θέλει προσοχή στην εφαρμογή.

  • Πιστεύω ότι το κριτήριο ποιο είναι καλύτερο θα το δείξει η αντίδραση των μαθητών.
  • Όταν πρέπει να διαχειριστείς τα φαινόμενα χωρίς διανύσματα αρχίζουν τα προβλήματα. Η Φυσική έχει τα Μαθηματικά της αν της τα στερήσεις της αφαιρείς την ψυχή της.

 

Πάνος Μουρούζης
31/08/2019 12:33 ΠΜ
Απάντηση σε  Διονύσης Μάργαρης

Ποιός αμφισβήτησε Διονύση ότι η μαγνητική ροή είναι το εσωτερικό γινόμενο του εμβαδού με τη μαγνητική επαγωγή; Ποιά είναι η δική μου οπτική; Αυτό που λέω είναι ότι είναι δύσκολο να ορίσεις σε μία στοιχειώδη επιφάνεια τη φορά του διανύσματος της επιφάνειας. Αν την ορίσεις με τον κανόνα του δεξιόστροφου κοχλία ( αλήθεια σε ποιο βιβλίο μαθηματικών αναγράφεται αυτός ο ορισμός;) τότε έχεις πρόβλημα αφού η περιστροφή της επιφάνειας κατά 180 μοίρες σε φέρνει στην ίδια ακριβώς θέση άρα με τη χρήση του κανόνα σου προκύπτει το ίδιο ακριβώς διάνυσμα, οπότε δεν θα προκύπτει ποτέ αρνητική μαγνητική ροή!!!!

Νίκος Παναγιωτίδης
31/08/2019 12:57 ΠΜ
Απάντηση σε  Πάνος Μουρούζης

Νομίζω κάνεις λάθος εδώ Πάνο. Έστω ότι παίρνεις σαν ορθή φορά της κλειστής γραμμής στο όριο της επιφάνειας την αντιωρολογιακή. Με εφαρμογή του δεξιόστροφου κοχλία, ορίζεται το διάνυσμα της επιφάνειας. Η περιστροφή κατά 180 μοίρες θα αλλάξει τη φορά που παίρνεις σαν ορθή. Δηλαδή αυτή θα γίνει η ωρολογιακή. Αλλά θα αντιστρέψει και το διάνυσμα της επιφάνειας. (Η περιστροφή κατά 180 μοίρες είναι ισοδύναμη με το να αλλάξεις της θέση σου σε σχέση με την επιφάνεια, δηλ., αν ήσουν αρχικά από πάνω, να βρεθείς από κάτω, κάτι σα να βλέπεις τα θυμαράκια ανάποδα, κτύπα ξύλο).

Πάνος Μουρούζης
31/08/2019 1:05 ΠΜ

Αν περιστρέψω μία επίπεδη επιφάνεια Νίκο κατά 180 μοίρες θα προκύψει μία απολύτως ίδια επιφάνεια. Αν λοιπόν δεν ξέρω τη διαδικασία που προηγήθηκε οι δύο επιφάνειες είναι από φυσική και μαθηματική άποψη ακριβώς οι ίδιες. Η αρχική και η περιστρεφόμενη κατά 180 μοίρες. Γιατί λοιπόν να έχουν αντίθετα διανύσματα; Με άλλα λόγια η φορά του διανύσματος καθορίζεται από τη διαδικασία που προηγήθηκε; αυτό υποστηρίζεις;

Νίκος Παναγιωτίδης
Απάντηση σε  Πάνος Μουρούζης

Η διαδικασία "αντιστροφή επιφάνειας" Πάνο, έχει νόημα μόνο αν η μια πλευρά της επιφάνεια είναι κόκκινη και η άλλη μπλε. Ας πούμε ότι αρχικά εσύ βρίσκεσαι μπροστά στην κόκκινη πλευρά. Τότε η διαδικασία της αντιστροφής δεν διαφέρει από την διαδικασία μετακίνησης σου από την κόκκινη στην μπλε πλευρά. Αλλά, αν παρατηρήσεις εκ νέου την επιφάνεια από την μπλε πλευρά, θα δεις δυο αλλαγές:

1. Η οριακή κλειστή γραμμή διατρέχεται κατά την αντίθετη έννοια.

2. Το διάνυσμα της επιφάνειας άλλαξε κατεύθυνση.

Άρα η αντιστροφή διαπιστώνεται.

Πάνος Μουρούζης
31/08/2019 1:54 ΠΜ

Δε θα διαφωνήσω Νίκο ότι αν βάψουμε μία επιφάνεια με δύο διαφορετικά χρώματα τότε έχει νόημα αυτό που λες. Αλλά πουθενά στα μαθηματικά ή στη φυσική δεν χρησιμοποιούμε μία τέτοια διαδικασία για τον ορισμό του διανύσματος του στοιχειώδους εμβαδού. Ένας τέτοιος ορισμός θα κατέληγε σε αρκετές παραδοξότητες. Από φυσικής και μαθηματικής άποψης επαναλαμβάνω ότι δύο επίπεδα που το ένα είναι στραμμένο κατά 180 μοίρες σε σχέση με το άλλο είναι ακριβώς ισοδύναμα. Τα επίπεδα είναι ΑΧΡΩΜΑ.

Ας δούμε καθαρά από φυσικής άποψης το θέμα. Αν έχεις μία επίπεδη επιφάνεια κάθετη σε ένα ομογενές μαγνητικό πεδίο η ροή που διαπερνά την επιφάνεια είναι θετική ή αρνητική; Πως θα βρεις το "σωστό" πρόσημο της ροής; Απάντησέ μου σε παρακαλώ σε αυτή την ερώτηση για να μπορέσουμε να συνεχίσουμε τη συζήτηση. 

Βαγγέλης Κουντούρης

καλημέρα σε όλους

συμφωνώ με τον Πάνο (αν τον ερμηνεύω σωστά), διότι θεωρώ ότι το από πού "φυτρώνει" η κάθετος είναι επιλογή του λύνοντος την άσκηση (εκτός και αν η εκφώνηση τον δεσμεύει) και άρα δεν τραβάει "κανένα ζόρι" να την "φυτρώσει" αντίθετα από τη μαγνητική επαγωγή για να του προκύψει η ροή αρνητική, αν, όμως στη συνέχεια η εκφώνηση θέλει αναστροφή της επιφάνειας, θα αναστραφεί και η κάθετος και τότε, κατ΄ανάγκη η ροή θα αναγκαστούμε να αποδεχτούμε ότι είναι αρνητική (τί να κάνουμε; ο εχθρός, δηλαδή η εκφώνηση ήταν ισχυρότερη, να όπως π.χ. δεν σκίσαμε τα μνημόνια με ένα νόμο και ένα άρθρο…)