by 
Σε λείο οριζόντιο επίπεδο κινούνται δύο σώματα Α και Β, τα οποία συνδέονται με αβαρές και μη εκτατό νήμα, με την επίδραση μιας σταθερής οριζόντιας δύναμης μέτρου F=10Ν, η οποία ασκείται στο Α σώμα, όπως στο σχήμα. Τα σώματα κινούνται στη διεύθυνση της δύναμης με επιτάχυνση α=2m/s2. Το σώμα Α έχει μάζα m1 =3kg.
- Να βρεθεί η δύναμη F1 την οποία το Α σώμα ασκεί στο νήμα.
- Να υπολογιστεί η δύναμη F2 την οποία ασκεί στο νήμα, το σώμα Β.
- Να βρεθεί η μάζα m2 του Β σώματος.
- Αν στην παραπάνω κίνηση εμπλέκονται τρία σώματα ( τα σώματα Α, Β και το νήμα) να διευκρινιστούν ποια ζευγάρια δράσης – αντίδρασης εμφανίζονται (αφήνοντας εκτός τη Γη και το οριζόντιο επίπεδο).
ή
Το νήμα και ο τρίτος νόμος Νεύτωνα
Το νήμα και ο τρίτος νόμος Νεύτωνα
Το νήμα και ο τρίτος νόμος Νεύτωνα
Το σχήμα παραπέμπει σε άσκηση του βιβλίου, που …έχει αφαιρεθεί από την διδασκαλία…
Ας αφήσουμε το ουσιαστικό θέμα, το τι σημαίνει η αφαίρεση συγκεκριμένων ασκήσεων από την ύλη… (το έχουμε συζητήσει αναλυτικά για τη φυσική της Γ΄τάξης…)
Αν κάποιος διαβάσει την άσκηση θα διαπιστώσει ότι το αντικείμενο δεν είναι το σύστημα των σωμάτων, αλλά η μελέτη της τάσης του νήματος…
Καλημέρα Διονύση. Ωραία ανάλυση. Πάντα επίκαιρο το αβαρές, τεντωμένο και μη εκτατό νήμα.
Η άσκηση δεν έχει αφαιρεθεί. Έχουν αφαιρεθεί μόνο ασκήσεις με τροχαλία. Εγώ όταν την έκανα προσέθεσα το ερώτημα : Λύστε την ίδια άσκηση αν το νήμα έχει μάζα m= 50 g
Διονύση καλά κάνεις και μας υπενθυμίζεις ότι πρέπει να
επιμένουμε στο σωστό και αιτιολογημένο σχεδιασμό των δυνάμεων.
Δυστυχώς ακόμα και στη Γ τάξη λίγοι μαθητές θα απαντήσουν
σωστά στα ερωτήματα που θέτεις.
Εγώ κάθε χρόνο στη Γ τάξη αφιερώνω κάποιες ώρες στο σωστό σχεδιασμό δυνάμεων,
όμως η λανθασμένη χρήση του "δράση-αντίδραση" είναι πλέον θεσμός 🙂
Καλησπέρα παιδιά.
Δημήτρη, Χαράλαμπε και Νίκο σας ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Χαράλαμπε, χαίρομαι που το ακούω ότι η άσκηση δεν αφαιρέθηκε. Μάλλον παρανόησα (ή έμεινα σε παλιότερη απόφαση;).
Νίκο συμφωνώ με τις επισημάνσεις σου. Έτσι ακριβώς είναι…
Καλημέρα Διονύση και καλή βδομάδα.
Από το σημαντικό φυσικά θέμα με φανερό το στόχο …"δράση-αντίδραση" και τη λανθασμένη ενίοτε χρήση για τις Τ1,Τ2 ,προέκυψε ένα ερώτημα λόγω κάποιας παλιάς ανάγνωσης και το προσαρμόζω εδώ…
Λες ότι "η Τ1(από το νήμα στο σώμα Α) λέγεται τάση νήματος" έτσι κι εγώ ξέρω πως τη βαφτίσανε .
Ερώτ. Την αντίδραση της Τ1 δηλ. την F1 (από το σώμα Α στο νήμα) πως τη βαφτίσαμε ;
(Κάπου ,κάποτε είχα αναγνώσει πως τάση νήματος είναι η δύναμη που ασκείται στο νήμα , αλλά επικράτησε το αντίθετο)
Υ.Γ
Εκεί που λες (αφήνοντας εκτός τη Γη και το οριζόντιο επίπεδο) στην ουσία εκτός θέτεις και τον δράστη της F
Θα ήταν νομίζω καλό να ζητούσες τις αντιδράσεις όλων των δυνάμεων αν και προβλέπω για επόμενη. (δυσκολεύονται στην αντίδραση του βάρους…)
Καλό μεσημέρι Παντελή και σε ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Γενικά η τάση αναφέρεται στη δύναμη που ασκούμε (για παράδειγμα η διατμητική τάση που ασκούμε σε στερεό…) και όχι στην αντίδρασή της. Όμως:
Όμως στο νήμα, έχει επικρατήσει στο να αναφερόμαστε, όχι στη δύναμη που τεντώνει το νήμα, αλλά στη δύναμη που το νήμα ασκεί στο σώμα. Πότε επικράτησε η λογική αυτή, δεν είμαι σε θέση να απαντήσω…
Μου φαίνεται όμως λογική επικράτηση. Μελετάμε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα που δένεται με το νήμα και όχι τη δυναμική του νήματος, το οποίο θεωρώντας το ως αβαρές, το αντιμετωπίζουμε στην ουσία ως ένα "σύνδεσμο"…
καλό μεσημέρι σε όλους
πάρα πολύ καλή, Διονύση,
υποθέτω είναι γνωστή η ιδιαίτερη "αγάπη" που έχω για τον 3ο νόμο του "παππού", όπως τον ονόμαζε ο αείμνηστος Ανδρέας, του Νεύτωνα, προσωπικά θεωρώ ότι είναι ο πιο "δίκαιος", αλλά και ο πιο "Αριστερός" νόμος της μητέρας φύσης…
θα προτιμούσα, Διονύση, το ερώτημα i. να ήταν: α. …η δύναμη Τ1 που δέχεται το σώμα…, και β. ως έχει, και το ερώτημα ii.α. η δύναμη Τ2 που ασκεί το νήμα …, και β. ως έχει
Παντελή, υπάρχει, πράγματι, ψιλοσύγχιση, τάση λέγεται η δύναμη που δέχεται σώμα δεμένο σε νήμα από το νήμα, αλλά και η δύναμη που δέχεται το νήμα από το σώμα, θεωρώ σωστά και τα δύο, διότι δράση=αντίδραση
Καλησπέρα Βαγγέλη.
Σε ευχαριστώ για το σχόλιο.
Όσον αφορά αν θα πρέπει να ονομάζεται η μια δύναμη τάση ή και οι δύο (η δύναμη από το νήμα στο σώμα και η αντίδρασή της), δεν με βρίσκει σύμφωνο, για λόγους "συνεννόησης". Ο μαθητής θα λέει τάση και ένας θεός θα ξέρει τι θα έχει στο μυαλό του…
Καλησπέρα σε όλους,
Πολύ καλή η ανάλυση του προβλήματος Βαγγέλη! Και ωραία συζήτηση!
Όσον αφορά την ονομασία ως "Τάση" της δύναμης που ασκούμε στο νήμα είναι κάτι που για πρώτη φορά ακούω. Πάντα πίστευα ότι η τάση είναι η δύναμη που φέρει το νήμα σε όλο το μήκος του. Είναι και η δύναμη που στην πανεπιστημιακή φυσική στο κεφάλαιο της κυματικής, μαζί με την πυκνότητα της χορδής μας δίνει την ταχύτητα μετάδοσης ενός κύματος αλλά και την εμπέδηση (βλ. π.χ. κυματική του Pain). Άρα πίστευα πάντα ότι αποτελεί χαρακτηριστικό μιας τεντωμένης χορδής (που εξαρτάται βέβαια από το πόσο την τεντώσαμε με μία εξωτερική δύναμη). Κοιτάχτε και το ακόλουθο απόσπασμα από wikipedia:
" In physics, tension is described as the pulling force transmitted axially by the means of a string, a cable, chain, or similar one-dimensional continuous object, or by each end of a rod, truss member, or similar three-dimensional object; tension might also be described as the action-reaction pair of forces acting at each end of said elements. Tension could be the opposite of compression."
https://en.wikipedia.org/wiki/Tension_(physics)
Πάντα αφιερώνω ένα ή δύο προβλήματα με νήματα και σε Α΄ και σε Γ΄ Λυκείου για το "σωστό" χειρισμό των νόμων του Newton και ειδικά τον τρίτο. Ωστόσο αφού και με βάση τη φράση:
"tension might also be described as the action-reaction pair of forces acting at each end of said elements"
όταν τα παιδιά ονομάζουν π.χ. τις F1 και F2 ως δράση και αντίδραση αντίστοιχα, στο μυαλό τους ίσως βλέπουν το νήμα ως ένα υλικό "μέσο" μέσα από το οποίο το ένα σώμα ασκεί δύναμη στο άλλο. Κάτι τέτοιο δε με βρίσκει αντίθετο (αρκεί να βοηθήσουμε τους μαθητές να το κάνουν συνειδητά) αφού βοηθά στο να λυθεί μία τέτοια άσκηση πολύ πιο γρήγορα, κάτι που είναι κρίσιμο σε εξετάσεις.
Προσωπικά ως βαθμολογητής δεν έχω αφαιρέσει ούτε πρόκειται να αφαιρέσω ποτέ βαθμούς για κάτι τέτοιο στις Πανελλαδικές. Το έχω συζητήσει και με τους υπεύθυνους Φυσικούς του 40ού βαθμολογικού Πειραιά μόλις πέρυσι. Δε χρειάζεται να είμαστε αυστηροί με τη χρήση των τριών νόμων του Νεύτωνα στο παράδειγμα του σχολικού πλαισίου, όταν ξέρουμε ότι οι μελλοντικοί φοιτητές που θα ήθελαν να εξερευνήσουν αυτά τα θέματα περεταίρω θα έχουν την ευκαιρία να γνωρίσουν την Αναλυτική Μηχανική και ίσως την κλασσική αλλά και κβαντική θεωρία πεδίου όπου οι 3 νόμοι χάνουν το νόημά τους, ενώ στη Μηχανολογία υπάρχουν άλλα μοντέλα και εργαλεία (φορτία, φορείς, υποφορείς κ.ά.).
Ωστόσο άλλο οι Πανελλαδικές και άλλο η διδασκαλία. Στη διδασκαλία πρέπει να βοηθήσουμε τους μαθητές να καταλάβουν τι κάνουν και γιατί το κάνουν όταν επιλύουν ένα πρόβλημα, ή περιγράφουν ένα φυσικό φαινόμενο. Γι' αυτό το λόγο γνώμη μου είναι ότι η παρουσίαση αυτού του προβλήματος με αυστηρή τήρηση των νόμων του Newton είναι επιβεβλημένη, αλλά πρέπει να συνοδεύεται και από συζήτηση που να μην απορρίπτει κατηγορηματικά τις εναλλακτικές ιδέες των μαθητών. Στην προκειμένη περίπτωση η ιδέα ότι "το αβαρές νήμα είναι ένα μέσο που χρησιμεύει για την άσκηση δύναμης ενός σώματος στο άλλο" δεν είναι και τόσο κακή.
Αν το νήμα δεν είναι αβαρές και έχει μάζα, συνήθως η μάζα του θα είναι πολύ μικρότερη από τη μάζα των δύο σωμάτων (αλλιώς στην πραγματικότητα δύσκολα θα παρέμενε τεντωμένο και ένα πρόβλημα με σημαντική μάζα σχοινιού δε θα ήταν ρεαλιστικό). Σε αυτήν την περίπτωση ο δεύτερός νόμος του Νεύτωνα για το νήμα πάλι θα έδινε ότι οι δυνάμεις F1 και F2 θα είχαν συνισταμένη περίπου ίση με 0 αφού η μάζα του νήματος είναι περίπου ίση με το 0 συγκριτικά με τις υπόλοιπες μάζες.
καλημέρα σε όλους
Στέργιε, καλώς τον, επειδή "εκ του Κλασσικού" (οι παλιοί εδώ γνωρίζουν…) θεωρώ ότι η Τάση αποδίδεται καλύτερα, είναι, πάντως, αποδεκτή η χρήση που γίνεται, με αυτό που υπαινίσσεσαι, με τη δύναμη δηλαδή με την οποία τεντώνεται το νήμα (η λέξη τάση προέρχεται από το ρήμα "τείνομαι") και μεταφέρεται ως πολλαπλή δράση-αντίδραση ανάμεσα σε δύο διαδοχικά σημεία του νήματος (πιο κατανοητό είναι για τους κρίκους μιας αλυσίδας), στην αρχή ανάμεσα στο πρώτο σημείο του νήματος και στο πρώτο σημείο του κρεμασμένου σώματος και ανάμεσα στο τελευταίο σημείο του νήματος και στο σημείο εξάρτησης του ταβανιού (συνήθης περίπτωση)
Καλημέρα σε όλους,
Εύστοχη η ανάρτηση Διονύση
Να θυμίσω πάντως ότι, όταν στα ελατήρια αναφερόμαστε στην "τάση του ελατηρίου", εννοούμε αυτή που ασκεί το ελατήριο στο σώμα, η οποία δίνεται από τον νόμο του Hooke, F = – k Δl.
Καλημέρα Διονύση και σε ευχαριστώ για την παρέμβαση.
Γιατί όχι; Μήπως και ένα ελαστικό νήμα δεν έχει συμπεριφορά (μισού!) ελατηρίου;
Γιατί ένα τέτοιο τεντωμένο νήμα να έχει "τάση" και όχι ένα τεντωμένο ελατήριο;
(το μισό πάει στο ότι το νήμα δεν συμπιέζεται…)
Ασφαλώς Διονύση,
Ο λόγος που έγραψα το σχόλιο, είχε να κάνει με το ποια δύναμη εννοούμε λέγοντας "τάση νήματος".
Αυτή που ασκεί το νήμα στο σώμα ή αυτή που ασκείται στο νήμα;