by 
Το σώμα που φαίνεται στο διπλανό σχήμα, αφήνεται πάνω από το οριζόντιο δάπεδο με το οποίο δεν παρουσιάζει τριβή. Στο σχήμα φαίνεται και το κέντρο μάζας Κ του σώματος το οποίο τη στιγμή που αφήνεται το σώμα βρίσκεται σε ύψος h. Αν η κρούση του σώματος με το δάπεδο είναι ελαστική και η αντίσταση του αέρα είναι αμελητέα, ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή;
α. Το κέντρο μάζας του σώματος μετά την κρούση θα εκτελέσει πλάγια βολή προς τα δεξιά και θα φτάσει σε μικρότερο ύψος από το ύψος h από το οποίο αφέθηκε.
β. Το κέντρο μάζας του σώματος μετά την κρούση θα κινηθεί κατακόρυφα αλλά θα φτάσει σε μικρότερο ύψος από το ύψος h από το οποίο αφέθηκε.
γ. Το κέντρο μάζας του σώματος μετά την κρούση θα εκτελέσει πλάγια βολή προς τα αριστερά και θα φτάσει σε μικρότερο ύψος από το ύψος h από το οποίο αφέθηκε.
δ. Το κέντρο μάζας του σώματος μετά την κρούση θα κινηθεί κατακόρυφα και θα φτάσει σε ίδιο ύψος h από το οποίο αφέθηκε.
ε. Το κέντρο μάζας του σώματος μετά την κρούση θα εκτελέσει πλάγια βολή προς τα δεξιά και θα φτάσει στο ίδιο ύψος h από το οποίο αφέθηκε.
στ. Το κέντρο μάζας του σώματος μετά την κρούση θα εκτελέσει πλάγια βολή προς τα αριστερά και θα φτάσει στο ίδιο ύψος h
ή
Καλησπέρα.
Όταν εμφανίζεται στατική τριβή διακρίνω τρεις περιπτωσεις.
1) ροπή Ν ως προς cm >ροπή Τστατ ως προς cm
Το στερεο αποκτά γωνιακή ταχύτητα περιστρεφόμενο δεξιοστροφα περι το cm
Aυτο προκύπτει ειτε με επίκληση διατήρησης στροφορμής που είπε ο Κωνσταντίνος ως προς σημειο επαφής θεωρώντας την ροπη του βαρους αμελητέα ειτε εφαρμόζοντας το2 νομο στην στροφική ως προς cm που έχει περισσοτερη φασαρία αν χρειαστεί να κάνω και υπολογισμούς
Mεταφέρω όλες τις δυνάμεις στο cm
Λόγω της Τστ το cm αποκτα κατα την διάρκεια της επαφής και οριζόντια συνιστωσα ταχύτητας.
Οταν ολοκληρωθεί η κρουση το στερεό θα περιστρέφεται δεξιόστροφα με σταθερή γωνιακή ταχύτητα περί το cm ενώ το cm θα εκτελέσει πλάγια βολή και ανεξαρτητως ειδους κρούσης το cm θα φτάσει σε μικρότερο ύψος
2) Οι ροπες της Ν και της Τστ ίσες τοτε ω = 0
ολα τα αλλα ίδια
3) Η ροπη της Ν Μικροτερη της Τστ
Αλλάζει μόνο η φορα περιστροφής
Kαλησπερα σε ολους.Μπορει κανεις αν θελει να βαλει ενα μικρο σκαλοπατακι ακριβως αριστερα απο το στερεο και πανω στο οριζοντιο επιπεδο ετσι ωστε να εξασφαλισει ακομα και απειρη ροπη αν χρειαστει η οποια να τεινει να στρεψει το στερεο αναποδα απ οτι η αντιδραση Ν,Αυτο ομως δεν προκειται να γινει, Ειναι αφυσικο και παραβιαζει και την αρχη διατηρησης της στροφορμης.Αρα Μιλτο οι περιπτωσεις 2) , 3) που γραφει ο Γιωργος μαλλον δεν μπορουν να πραγματοποιηθουν.Εκτος αν κανω λαθος αλλα ας μας πει και ο Διονυσης την γνωμη του.
Καλημέρα συνάδελφοι.
Σκέφτομαι να αλλάξω λίγο το σχήμα του στερεού με κάποιο άλλο που θα μας διευκολύνει στη σκέψη του τι πρόκειται να γίνει, ώστε να καταλήξουμε σε ασφαλές συμπέρασμα, αγνοώντας πλήρως τις λύσεις που προσφέρει η φυσική. Ας πάρουμε λοιπόν το στερεό του σχήματος, που πέφτει κατακόρυφο και συγκρούεται με το έδαφος. Ποια νομίζετε ότι θα είναι η εικόνα μετά την κρούση. Αυτή του πρώτου ή αυτή του δεύτερου σχήματος;
Νομίζω ότι ένας που δεν γνωρίζει τίποτα από Φυσική, θα απαντήσει ότι η εικόνα που περιμένουμε είναι η πρώτη.
Και αν το ερώτημα το απευθύνομε σε ένα μαθητή της Α΄ Λυκείου, που δεν έχει διδαχτεί μηχανική στερεού, μπορεί να μας δώσει και δικαιολόγηση, λέγοντας ότι λόγω του βάρους της οριζόντιας σανίδας, αυτή τείνει να «πέσει», οπότε το πρώτο σχήμα περιγράφει την εξέλιξη του φαινομένου.
Γιώργο, οι υποθέσεις με βάση τις ροπές κάθετης αντίδρασης και στατικής τριβής, είναι μεν σκέψεις ενός που γνωρίζει φυσική στερεού, αλλά η κατάληξη σε ενδεχόμενα μετά από σύγκριση άγνωστων ροπών είναι επικίνδυνη.
Η μελέτη πρέπει να στηριχθεί στην ΑΔΣ, όπως ακριβώς λέει ο Κωνσταντίνος. Αλλά όχι ΑΔΣ ως προς το κέντρο μάζας (που δεν ισχύει), αλλά ως προς ένα σημείο που να μην παρουσιάζουν ροπές οι κρουστικές εξωτερικές δυνάμεις, που θα δεχτεί το στερεό. Και ένα τέτοιο σημείο, είναι ένα σημείο Α, της επιφάνειας με την οποία το στερεό συγκρούεται με το έδαφος. Ας δούμε το σχήμα:
Στο σχήμα έχουν σημειωθεί οι δυνάμεις για κρούση σε μη λείο επίπεδο. Είναι σωστά σχεδιασμένες; Γιατί να είναι έτσι;
Γιατί το στερεό τείνει να περιστραφεί δεξιόστροφα και η στατική τριβή αντιδρά. Είναι σωστό αυτό;
Αν είναι, τότε έχουμε αποδεχτεί και την φορά περιστροφής!!! Εντάξει το στερεό θα αποκτήσει και μια οριζόντια συνιστώσα ταχύτητας, αλλά θα περιστραφεί δεξιόστροφα.
Μην μου πείτε ότι η στατική τριβή που αναπτύχθηκε ως «αντίσταση» σε μια ταχύτητα προς τα αριστερά του σημείου Α, θα προκαλέσει τελικά αριστερόστροφη περιστροφή με αποτέλεσμα τελικά το σημείο Α να τείνει να αποκτήσει ταχύτητα προς τα δεξιά.
Θα είναι σαν να λέμε ότι όταν σπρώχνω ένα ακίνητο βαρύ φορτηγό, θα με πατήσει γιατί θα κινηθεί εναντίον μου!!!
Οπότε καλύτερα θα ήταν να αφήσουμε το παραπάνω σχήμα και να περάσουμε στα δύο επόμενα:
Η στροφορμή του στερεού, ως προς το σημείο Α, ελάχιστα πριν την κρούση, είναι κάθετη στο επίπεδο της οθόνης με φορά προς τα μέσα, όπως στο αριστερό σχήμα. Την ίδια κατεύθυνση πρέπει να έχει η στροφορμή και μετά την κρούση, αφού η δράση της ροπής του βάρους w1 στη διάρκεια της κρούσης θεωρείται αμελητέα.
Αλλά αν στο δεξιό σχήμα, αμέσως μετά την κρούση το στερεό αποκτά κάποια ταχύτητα υ2 προς τα πάνω η αντίστοιχη στροφορμή που οφείλεται στην μεταφορική κίνηση του στερεού η L2, θα είναι κάθετη στο επίπεδο της οθόνης με φορά προς τα έξω. Πώς λοιπόν μπορεί να διατηρηθεί η συνολική στροφορμή ως προς το Α; Μόνο αν το στερεό αποκτήσει και ιδιοστροφορμή L3, όπως στο σχήμα και μάλιστα μεγαλύτερου μέτρου από την L2…
Καλημέρα.
Κωνσταντίνε το προβλημα με τον κύβο που ανέφερες είναι ένα κλασικο πρόβλημα που υπολογίζουμε την ελάχιστη ταχύτητα του cm ωστε να περιστραφεί ο κύβος. Αντι για κύβο θα μπορούσε να είναι μπάλα που χτυπά σε σκαλοπάτι.Προφανώς θα επικαλεστούμε ΑΔΣ
στο σημείο επαφής που στην ουσία δρα ως αρθρωση.
Διονύση στο τελευταίο σχόλιο σου στην τελευταία παράγραφο ξεκαθαρίζεις πλήρως τα πράγματα.
Όμως η επίκληση ΑΔΣ ή αντίστοιχα ΑΔΟ στην ουσία ειναι μια υπεκφυγή. Μιλώ γενικά και όχι προφανώς για σένα και τον Κωνσταντίνο. Αντί να ξεκινάμε κάθε φορά από τους νομους του Νευτωνα ξεμπερδεύουμε με αρχές διατήρησης.
Στο σχήμα που επισύναψα πήρα ένα <ευκολο> στερεό μια ανομοιογενή μπάλα που που συγκρούεται με δάπεδο όχι λειο.
Κατά την διάρκεια της σύγκρουσης εμφανίζεται στατική τριβή.
1)Μπορούμε να κάνουμε τις υποθέσεις δεν μας ενδιαφέρει πως θα γίνει αυτό για τις σχέσεις των ροπών Ν και Τ ως προς cm?
2) Xωρις επίκληση ΑΔΣ αλλά μόνο με νόμους Νευτωνα μπορούμε να βρούμε τι κινηση θα κάνει η σφαίρα μετά την κρούση και το cm της?
Ξανακαλημέρα!!!
Η υπόθεση 3 ναι δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί.
Αλλά γιατί???
Καλημερα σε ολους. Γιωργο ουτε το ενδεχομενο 2) ουτε το 3) μπορουν να πραγματοποιηθουν. Η αρχη διατηρησεως της στροφορμης ως προς το σημειο Α στο σχημα σου με την ανομοιογενή μπάλα,την στιγμη που το Α ειναι σημειο επαφης,ειναι η πιο συντομη και αυστηρη εξηγηση. Μπορεις να απαντησεις με νομους Newton το εξης ερωτημα; Aφηνω ενα σωμα πανω σε ενα οχι λειο κεκλιμενο επιπεδο με μεγαλο συντελεστη τριβης. Μπορει η στατικη τριβη να γινει κατα μετρο μεγαλυτερη απο την συνιστωσα του βαρους κατα μηκος του κεκλiμενου επιπεδου; Δεν ειναι τοσο απλο. Αν το ρωτησει ενας μαθητης στην ταξη θα γινει μπερδεμα.
Καλημέρα Γιώργο.”
“Όμως η επίκληση ΑΔΣ ή αντίστοιχα ΑΔΟ στην ουσία ειναι μια υπεκφυγή.”
Δεν είναι υπεκφυγή. Είναι η διέξοδος για να μην χαθούμε σε ένα κυκεώνα σχέσεων και σκέψεων, όταν η κατάσταση είναι πολύπλοκη.
Όπως λέει και σε ένα τραγουδάκι ο Βασίλης Νικολαϊδης, “στον κυκεώνα της δισκογραφίας και γω υπάρχω”…
Στον δίσκο με τίτλο “Ελλάς”, αφιερωμένο!
Το 12ο τραγούδι..
Παρεπιπτοντως το θεμα με τον κύβο το ειχαμε συζητησει στα σχόλια μιας ενδιαφερουσας αναρτησης του Άρη εδω : Ελαστικός κύβος ανακλάται σε μη λείο τοίχο.
Κωνσταντίνε η υπόθεση οτι κατά την διαρκεια της κρουσης εμφανίζεται στατικη τριβή είναι δικαίωμα μου.
Η υπόθεση όμως ότι το σώμα μπορεί να περιστραφεί αριστερόστροφα δεν είναι δικαίωμα μου αλλά βλακεία μου.
Για τον εξής απλό λόγο. Ούτε νόμοι ούτε στροφορμές. Αν συμβεί αυτό τότε το σημείο που ακουμπά στο έδαφος έχει ταχύτητα ως προς το έδαφος και η υπόθεση περι στατικής πάει…
Το μόνο που με ικανοποιεί είναι η σκέψη ότι ο Einstein έχει κάνει πιο σπουδαία λάθη από μενα!!!
Καλημέρα Κωνσταντίνε.
Υποψιάζομαι πώς είσαι λίγα χιλιόμετρα βορειότερα από μένα.
Οπότε να σου αφιερώσω τα φυλακίσια !
Πριν το άνοιγμα του συνδέσμου Κωνσταντίνε, ανανέωσε τη σελίδα…
Και πως ξερεις Γιωργο οτι η στατικη τριβη δεν θα δουλεψει κρουστικά; Δηλαδη το οτι το σημειο επαφης οσο δουλευε η στατικη τριβη,τελικα θα αποκτησει ταχυτητα ετσι ωστε το σωμα θα περιστραφει αριστεροστροφα,δεν αποκλειεται. Χωρις διατηρηση στροφορμης για μενα δεν υπαρχει χειροπιαστη εξηγηση.