by 
Ερώτηση: Πώς ορίζεται στη διεθνή βιβλιογραφία η Απλή Αρμονική Ταλάντωση και πώς η Εξαναγκασμένη Αρμονική Ταλάντωση;
Ερώτηση Στην εξαναγκασμένη αρμονική, η ποσότητα 1/2m(ω*ω)(x*x) όπου ω η γωνιακή συχνότητα του διεγέρτη, η οποία είναι διάφορη της ωο γωνιακής ιδιοσυχνότητας του ταλαντωτή, εκφράζει τη δυναμική ενέργεια;
Απλή Αρμονική Ταλάντωση vs Εξαναγκασμένη Αρμονική ταλάντωση
Καλημέρα συνάδελφοι.
Σε ένα θέμα που κατά τη γνώμη μου καλ’ως το συζητάμε ξανά και ξανά, κυρίως για νέους συναδέλφους που τυχόν μας διαβάζουν βγαίνει ο Κωνσταντίνος και
Για το τελευταίο, υπάρχει και η ανάρτηση
Λάθη του Σχολικού βιβλίου
Κωνσταντίνε αν σου φαινόμαστε χαμηλότερου επιπέδου, εμμονικοί, ανίκανοι να ερμηνεύσουμε ορισμούς ή ανεπίδεκτοι μαθήσεως, εφόσον δεν βελτιωνόμαστε και δεν αντέχεις τα ίδια και τα ίδια, μη χάνεις το χρόνο σου με μας, πες μια φορά την άποψή σου και άσε μας στο σκοτάδι και την πλάνη.
Καλημέρα
Εμφανίστηκε λοιπόν πάλι το ζήτημα του ονόματος (της ταλάντωσης) με ανάρτηση που έχει αγγλικό τίτλο. Οι απαντήσεις που ελήφθησαν με την βοήθεια του ChatGPT σε ερωτήσεις του Θοδωρή Παπασγουρίδη δίνουν την εντύπωση ότι υπάρχει μια συμφωνία στην διεθνή βιβλιογραφία για δυναμικό ορισμό της απλής αρμονικής ταλάντωσης. Είναι όμως έτσι;
Κατ’ αρχάς ένας από τους συγγραφείς που αναφέρει το ChatGPT ως δεχόμενο τον δυναμικό ορισμό , ο Taylor , (υποθέτω στο Classical Mechanics , το καλύτερο ίσως βιβλίο Μηχανικής ενδιάμεσου επιπέδου) γράφει στην σελ. 165 The form x(t) = B1cos(ωt) + B2sin(ωt) can be taken as the definition of the simple harmonic motion.
Επίσης στα ακόλουθα βιβλία υιοθετείται κινηματικός ορισμός.
Landau, Akhierzer, Lifshitz – General Physics (σελ.86)
Alonso , Finn – Physics (σελ. 191)
Ohanian – Physics V1 (σελ. 380)
Σε άλλα βιβλία , όπως αυτό των Resnick , Halliday υιοθετείται δυναμικός ορισμός
Δεν υπάρχει λοιπόν (σε αντίθεση με αυτά που λέει το ChatGPT) κάποιος επίσημος διεθνής (standard) ορισμός της ΑΑΤ στην βιβλιογραφία. Όποιος ισχυρίζεται ότι ο κινηματικός ορισμός της ΑΑΤ (ή ο δυναμικός) είναι λανθασμένος κάνει σοβαρό λάθος. Κλείνω το σχόλιο αυτό με μια αναφορά στον μεγαλύτερο Φυσικό του 19ου αιώνα
If while the body M moves in a circle with uniform velocity another point P moves in a fixed diameter of the circle, so as to be always at the foot of the perpendicular from M on that diameter, the body P is said to execute Simple Harmonic Vibrations J C Maxwell – Matter and Motion (σελ. 94)
Καλημέρα κύριε Βλάχο, κανείς δεν ισχυρίζεται για επιστημονικό λάθος στον ορισμό
της ΑΑΤ. Μιλώντας για τον εαυτό μου και μόνο, ισχυρίζομαι πως ο ορισμός που δίνεται από το σχολικό και ακολουθείται από τη συντριπτική πλειοψηφία των διδασκόντων είναι διδακτικά λανθασμένος.
Οι μαθητές θεωρούν ότι οποιαδήποτε κίνηση της μορφής x=Aημ(ωt+φ) έχει ίδια χαρακτηριστικά με κάθε άλλη.
Φαντάζομαι να συμφωνείτε πως αυτό δεν ισχύει. Για να μην αναρωτηθούν λοιπόν όσοι συνεχίσουν σπουδές φυσικής, γιατί άλλα μας λέγανε στο Λύκειο και άλλα διαβάζουμε τώρα, καλό είναι να γνωρίζουν τον αντίλογο.
Το σχολικό και η πλειοψηφία των διδασκόντων αναφέρονται σε δυναμική ενέργεια ταλάντωσης και όχι σε δυναμική ενέργεια ταλαντωτή.
Πώς λοιπόν στην κίνηση μίας σκιάς που περιγράφεται από τη σχέση x=Aημ(ωt+φ)
αποδίδουμε ενέργεια;
Συνδέεται η δυναμική ενέργεια με χωροεξαρτώμενη δύναμη ή όχι; Δέχεται η σκιά δυνάμεις;
Αυτός είναι ο λόγος που προσωπικά διαφωνώ με το apriori ορισμό της ΑΑΤ ως κίνηση της μορφής x=Aημ(ωt+φ).
Τότε και η εξαναγκασμένη που περιγράφεται από την ίδια σχέση ταυτίζεται με την ΑΑΤ, αλλά και κάθε κίνηση που οφείλεται σε στατικές τριβές, δυνάμεις επαφής που προκύπτουν φορμαλιστικά ως συναρτήσεις της θέσης για όσο το σύστημα ταλαντώνεται, αλλά αν ακινητοποιηθεί στην ίδια θέση, η δήθεν χωροεξαρτώμενη δύναμη θα έχει άλλη τιμή….. οφείλουν να αποκτούν δυναμική ενέργεια….
Κάποιος πρέπει να πει λοιπόν πως άλλο δυναμική ενέργεια που συνδέεται με χωροεξαρτώμενη δύναμη και άλλο “δυναμική ενέργεια” που συνδέεται με μούφα χωροεξαρτώμενη δύναμη….
Γιατί ρώτησα την ΑΙ;
Γιατί βαρέθηκα να ακούω για πανεπιστημιακά ξενόγλωσσα που ορίζουν την ΑΑΤ κινηματικά…. Δεν το αμφισβητώ, αλλά ορίστε που πλήθος άλλων πανεπιστημιακών ξενόγλωσσων ορίζουν την ΑΑΤ δυναμικά…..
Για να είμαι απόλυτα ειλικρινής δεν περίμενα μία τόσο πειστική απάντηση…
Η ερώτηση έγινε στο πλαίσιο επιμόρφωσης που παρακολουθώ για την εισαγωγή της GenAI στη δευτεροβάθμια…
Αντί να ζητήσω “σχέδιο μαθήματος” που θεωρώ πως είμαι ικανός να κάνω, είπα να ρωτήσω κάτι που χρονικά ήταν επίκαιρο στη διδασκαλία μου….
Προφανώς ενοχλεί πολλούς… Δεν αναφέρομαι σε εσάς που το σχόλιό σας δεν προκαλεί και δεν θίγει….γι αυτό και απαντώ….
Όλα αυτά τα χρόνια έχω δεχθεί επιθέσεις και προσβολές από συναδέλφους, επειδή επιμένω να τονίζω τη διαφορά….
Κυκλοφορεί δύο χρόνια στο υλικονετ ανάρτηση Με τον τίτλο “Λανθασμένη Λύση” που αναφέρεται σε δική μου ανάρτηση που είναι προφανές ότι αντιτίθεται στη “δυναμική ενέργεια” μιας υποτιθέμενης χωροεξαρτώμενης δύναμης…με περιπαικτική διάθεση..
Συνάδελφοι που επιλέγουν τον κινηματικό ορισμό αποκλειστικά, κάνουν υποτιμητικά σχόλια….
Δεν έχουν σημασία όλα αυτά, αλλά επί της ουσίας σε όσα αναφέρει ως απάντηση η GenAI δεν γίνεται λόγος…
Ρωτώ λοιπόν εγώ….
Σε τί μπορεί να διαφωνεί κάποιος με την απάντηση της GenAI στις δύο ξεκάθαρες ερωτήσεις που έθεσα;
Μέχρι το 2009, λέγαμε ή αφήναμε να εννοείται σχεδόν όλοι πως η στατική τριβή δημιουργεί δυναμική ενέργεια;
Είναι δύσκολο να αναγνωρίζεις το λάθος σου, αλλά εκεί φαίνεται η διαφορά….
Κλείνοντας, αν στα νέα βιβλία γίνεται χρήση του όρου δυναμική ενέργεια ταλαντωτή
και όχι ταλάντωσης, δεν έχω πρόβλημα να δεχθώ κινηματικό ορισμό της κίνησης,φού τότε η κίνηση θα είναι απαλλαγμένη από “ενέργεια”…
Καλημέρα παιδιά.
Θοδωρή πέφτει ένα μπαλάκι και βλέπουμε τη σκιά του:
Το μπαλάκι βρίσκεται σε ελεύθερη πτώση. Η σκιά όχι.
Και τα δύο εκτελούν ευθύγραμμες ομαλά επιταχυνόμενες κινήσεις με επιτάχυνση g.
Και τα δύο έχουν κάθε στιγμή ίσες ταχύτητες.
Το μπαλάκι έχει κινητική και δυναμική ενέργεια. Η σκιά δεν έχει κάποιου είδους ενέργεια.
Το μπαλάκι δέχεται δύναμη. Η σκιά όχι.
Τι σχέση έχουν αυτά με το θέμα;
Η ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση ορίζεται και κινηματικά. Κυρίως κινηματικά.
Η ελεύθερη πτώση ορίζεται μονό δυναμικά ή ενεργειακά.
Δεν μπορούμε να πούμε ότι κάτι που κατεβαίνει με επιτάχυνση g κάνει ελεύθερη πτώση. Διότι μπορεί να είναι σκιά. Μπορεί να είναι ένα μπαλόνι που κρατάω και πέφτει μαζί μου με επιτάχυνση g.
Γιάννη συγγνώμη, δεν καταλαβαίνω το πνεύμα του σχολίου σου
Γράφεις: ” Η ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση ορίζεται και κινηματικά. Κυρίως κινηματικά.
Η ελεύθερη πτώση ορίζεται μονό δυναμικά ή ενεργειακά.
Δεν μπορούμε να πούμε ότι κάτι που κατεβαίνει με επιτάχυνση g κάνει ελεύθερη πτώση.”
Δεν διαφωνώ , γι αυτό και ουδέποτε χαρακτήρισα την κίνηση της προβολής στον κατακόρυφο άξονα y’y σώματος που εκτελεί οριζόντια βολή, ως ελεύθερη πτώση…και επιμένω να αναφέρεται ως ομαλά επιταχυνόμενη με a=g
Ισχύουν τα ίδια στη διδασκαλία της ΑΑΤ και της εξαναγκασμένης αρμονικής;
Οι 9 στους 10 από τους συναδέλφους αποδίδουν ενέργεια στην ΑΑΤ, μιλώντας για δυναμική ενέργεια ταλάντωσης;
Ο μαθητής ταυτίζει την κίνηση ΑΑΤ με τον ταλαντωτή-υλικό σημείο που εκτελεί τη συγκεκριμένη κίνηση;
Αν τις ταυτίζει όπως ισχυρίζομαι εγώ, οφείλουμε τουλάχιστον να επιμείνουμε στο ξεκαθάρισμα που έχει αναφερθεί δεκάδες φορές στο υλικονετ με το οποίο (παραδόξως για μένα) ταυτίζεται κατά 99% η απάντηση της GenAI;
Δώσε σε παρακαλώ μία ξεκάθαρη απάντηση, λαμβάνοντας υπόψιν πως δεν απευθύνεσαι μόνο στον Μάργαρη, στον Φασουλόπουλο και στον Καβαλλιεράτο αλλά στο σύνολο των συναδέλφων και των μαθητών……
Παλαιότερη ανάρτηση του Ανδρέα Ριζόπουλου
Πόσοι Γιάννη διαφοροποιούν στην διδασκαλία τους την Απλή Αρμονική Ταλάντωση,
από τον Απλό Αρμονικό Ταλαντωτή;
Θοδωρή ας απαντήσω με τη σειρά.
Λες:
Δεν διαφωνώ , γι αυτό και ουδέποτε χαρακτήρισα την κίνηση της προβολής στον κατακόρυφο άξονα y’y σώματος που εκτελεί οριζόντια βολή, ως ελεύθερη πτώση…και επιμένω να αναφέρεται ως ομαλά επιταχυνόμενη με a=g
Το ξέρω ότι δεν θα τη χαρακτήριζες ελεύθερη πτώση. Ουδείς θα το έκανε. Γι’ αυτό χρησιμοποιώ το παράδειγμα αυτό. Είναι κάτι κοινώς αποδεκτό.
Έτσι θέλω να φανεί η διαφορά φαινομένου – κίνησης.
Μετά λες:
Ισχύουν τα ίδια στη διδασκαλία της ΑΑΤ και της εξαναγκασμένης αρμονικής;
Οι 9 στους 10 από τους συναδέλφους αποδίδουν ενέργεια στην ΑΑΤ, μιλώντας για δυναμική ενέργεια ταλάντωσης;
Το φοβάμαι και εγώ ότι το ποσοστό είναι μεγάλο και γι’ αυτό έχω συμμετάσχει σε συζητήσεις και έχω στείλει παραδείγματα στα οποία το 1/2 m.ω^2.x^2 δεν είναι η δυναμική ενέργεια του συστήματος.
Είναι χοντρό λάθος και το έχουμε αναδείξει στο υλικονέτ πολλές φορές.
Ευχαριστώ Γιάννη
Έλειψα για λίγο και συνεχίζω.
Ρωτάς:
Πόσοι Γιάννη διαφοροποιούν στην διδασκαλία τους την Απλή Αρμονική Ταλάντωση,
από τον Απλό Αρμονικό Ταλαντωτή;
Μάλλον ελάχιστοι.
Προτιμούσα τον όρο” Γραμμική αρμονική ταλάντωση” που χρησιμοποιούσα στις παρουσιάσεις μου. Συμπεριλαμβάνει όλες τις κινήσεις που ταυτίζονται με την κίνηση της προβολής ενός κυκλικά και ομαλά κινούμενου υλικού σημείου.
Στη συνέχεια (επί Δεσμών) αναφέρονταν περιπτώσεις τέτοιων ταλαντωτών.
Εδώ δεν μπορούμε να μιλήσουμε για διατήρηση ενέργειας.
Υπάρχουν επίσης κινήσεις φωτεινών κηλίδων που δεν διαθέτουν δυνάμεις και ενέργειες. Μας ενδιαφέρουν όμως πολύ. Το τράκερ μετράει ταχύτητες φωτεινών κηλίδων.
Για τις περιπτώσεις “Απλού Αρμονικού Ταλαντωτή”, “εξαναγκασμένου ταλαντωτή” και ίσως “κυλιόμενου ταλαντωτή” ασχολούμαστε με ενέργειες και έργα των δυνάμεων που δρουν.
Για το τέλος άφησα το δύσκολο:
Δώσε σε παρακαλώ μία ξεκάθαρη απάντηση, λαμβάνοντας υπόψιν πως δεν απευθύνεσαι μόνο στον Μάργαρη, στον Φασουλόπουλο και στον Καβαλλιεράτο αλλά στο σύνολο των συναδέλφων και των μαθητών……
Με τον Κωνσταντίνο συμφωνούμε στη διάκριση φαινομένου – κίνησης και δεν του λέω τίποτα.
Ούτε στον Διονύση και στον Γιώργο λέω τίποτα γιατί ξέρουν τι εννοώ.
Και εγώ ξέρω τι εννοεί ο Διονύσης και δεν διαφωνώ μαζί του όταν λέει “Η κίνηση είναι αρμονική ταλάντωση αλλά όχι απλή”.
Έχουμε δει μάλλον όλοι τη “Βαβυλωνία” και έχουμε καταλάβει τι εννοούσε με το “κουράδια” ο Κρητικός και τι κατάλαβε ο Αρβανίτης. Δεν αξίζει διαφωνία για τη σημασία της λέξης “κουράδια”.
Ούτε και εδώ αξίζει διαφωνία για το τι είναι τελικά η ΑΑΤ.
Δεν υπεκφεύγω όμως και προσπαθώ να δώσω μια ξεκάθαρη απάντηση.
Όπως η “Ελεύθερη πτώση” της Φυσικής είναι ένα φαινόμενο και η “Κίνηση με g κατακόρυφα” είναι η κίνηση που το συνοδεύει, έτσι και ο “Απλός αρμονικός ταλαντωτής” είναι ένα σύστημα που συνοδεύεται από μία κίνηση.
Οι κινήσεις ορίζονται από την Κινηματική (Γεωμετρία μετά χρόνου) που ταυτίζει δύο κινήσεις που έχουν ίδιες εξισώσεις θέσης. Η Κινηματική δεν ασχολείται με δυνάμεις και ενέργειες.
Έμαθα τώρα από το Δημήτρη ότι και ο Μάξγουελ ονόμαζε “απλή αρμονική ταλάντωση” την κίνηση της προβολής του ομαλά και κυκλικά κινητού.
Δεν το λέω για να καταλήξω:
-Όταν μιλάει ο Μάξγουελ εσύ μη μιλάς!
αλλά για να φανεί ότι και πολύ σοβαροί χρησιμοποιούν τον ορισμό αυτόν.
Φυσικά πάρα πολλοί σοβαροί ορίζουν δυναμικά την ΑΑΤ. Βιβλία περιωπής.
Να τα βάλλω με τους Χαλιντέυ-Ρέσνικ λέγοντας ότι ο Λαντάου είναι μεγαλύτερης αξίας;;
Έτσι προσπαθώ πάντα από τα συμφραζόμενα να καταλάβω τι θέλει να πει κάποιος.
Ειρήσθω εν παρόδω όταν ένας εκφωνητής αθλητικών λέει “Ελεύθερη πτώση” καταλαβαίνω ότι δεν μιλάει για κίνηση που το σώμα δέχεται μόνο το βάρος του αλλά:
Ακολουθώ (όταν γράφω στο υλικονέτ) το δίδαγμα της Βαβυλωνίας.
Και στην Κρήτη και στη Βοιωτία λέω “πρόβατα” και καταλαβαίνουν όλοι τι εννοώ.
Στο υλικονέτ γράφω “Αρμονική ταλάντωση” και όλοι συμφωνούν και καταλαβαίνουν τι εννοώ. Αν έχει ενέργεια την υπολογίζω. Αν διατηρείται το λέω. Αν μεταβάλλεται αρμονικά η ενέργεια το λέω.
Οι διαφωνίες δεν είναι μόνο μεταξύ ημών.
Από τον Ανδρέα:
Κάποιες απαντήσεις:
Όμως κάποιες άλλες…..
Τέλος …..
Καλησπέρα παιδιά.
1) Ένα σώμα μάζας m εκτελεί ευθύγραμμη ομαλή κινηση με ταχύτητα υ.
Να βρεθεί η ενέργεια της ΕΟΚ.
Ενοχλητικό μου ακούγεται.
Λέμε να βρεθεί η ενέργεια ταλάντωσης, ή ΑΔΜΕ στην ταλάντωση. Για κάποιους ακούγεται ενοχλητικό για άλλους λιγότερο ενοχλητικό άλλοι το έχουν συνηθίσει. Προφανώς όλοι όταν μιλάνε για ενέργεια πρέπει να εννοούν ενός συγκεκριμένου σώματος κι όχι μιας κίνησης.
2)Ένα σώμα μάζας m εκτελεί μια κίνηση και η θέση του δίδεται από την σχέση χ=Αημωt.
Nα βρεθεί η ταχύτητα του την στιγμή που διέρχεται από την χ = Α/2.
Παραγώγους δεν γνωρίζω αλλά έχω μάθει ότι την κίνηση την λένε ΑΑΤ.
Θα ήθελα ως μαθητής μια απάντηση.
Καλησπέρα Γιώργο.
Σωστότερο θα ήταν (για το δεύτερο ερώτημα) να αποδειχθεί στο βιβλίο η σχέση
ω^2Α^2=ω^2x^2 +υ^2
και να υπολογίζεται από αυτήν η ταχύτητα στη θέση Α/2.
Για το πρώτο καταλαβαίνω την ύπαρξη κινητικής ενέργειας αλλά η δυναμική εξαρτάται από το σύστημα.