by 
Η δεύτερη εκδοχή της άσκησης που δίνει σαν δεδομένο ότι σε κάθε σημείο της τροχιάς, η στιγμιαία ταχύτητα του σώματος έχει την διεύθυνση της εφαπτομένης στην τροχιά στο σημείο αυτό.
Επειδή το να μοιράζεσαι πράγματα, είναι καλό για όλους…
Η δεύτερη εκδοχή της άσκησης που δίνει σαν δεδομένο ότι σε κάθε σημείο της τροχιάς, η στιγμιαία ταχύτητα του σώματος έχει την διεύθυνση της εφαπτομένης στην τροχιά στο σημείο αυτό.
Καλημέρα Παύλο. Πολύ όμορφη. Μια άλλη , αρκετα πιο δυσκολη λυση που απαντά ομως και στα τρια πρωτα ερωτηματα:
και..
Γεια σου Γιώργο χαίρομαι που σου αρέσει και ευχαριστώ για την όμορφη λύση που μας δίνεις.
Καλησπέρα Παύλο. Πολύ καλή. Όμως υπάρχει ένα σημείο, που οι μαθητές δεν γνωρίζουν, όπως διαπίστωσα κάνοντας τις βολές στην τάξη. Εφαπτόμενη σε παραβολή. Πως την κατασκευάζουμε;
Αναγκαστικά πρέπει να πούμε για στιγμιαίο εφαπτόμενο κύκλο – και προαιρετικά για ακτίνα καμπυλότητας, αφού η κεντρομόλος επιταχυνση θα διδαχτεί αργότερα.
Καλησπέρα Ανδρέα και σε ευχαριστώ για το σχόλιο. Σωστή η παρατήρηση. Πράγματι, το πρόβλημα είναι ότι οι μαθητές δεν έχουν διδαχθεί μαθηματικά πώς κατασκευάζεται η εφαπτόμενη σε μια παραβολή.
Νομίζω όμως ότι από πλευράς Φυσικής μπορούμε να το αντιμετωπίσουμε χωρίς να εισαγάγουμε στιγμιαίο εφαπτόμενο κύκλο και ακτίνα καμπυλότητας. Στο σημείο Μ της τροχιάς η εφαπτομένη έχει τη διεύθυνση της στιγμιαίας ταχύτητας υ. Επομένως, από τις συνιστώσες υx και υy μπορούμε να προσδιορίσουμε τη διεύθυνση της:
εφθ = υy/υx
Το ζήτημα είναι ότι, ψάχνοντας το σχολικό βιβλίο, διαπιστώνω πως η ιδιότητα «η στιγμιαία ταχύτητα είναι εφαπτόμενη στην τροχιά» αναφέρεται ρητά στην κυκλική κίνηση, αλλά δεν τη βρίσκω να διατυπώνεται γενικά για οποιαδήποτε καμπυλόγραμμη κίνηση ή ειδικά για την παραβολική τροχιά της οριζόντιας βολής.
Οπότε, για να είναι το θέμα απολύτως συμβατό με τις γνώσεις των μαθητών, ίσως είναι προτιμότερο να δοθεί στην εκφώνηση ως πληροφορία ότι «σε κάθε σημείο της τροχιάς, η στιγμιαία ταχύτητα του σώματος έχει τη διεύθυνση της εφαπτομένης στην τροχιά στο σημείο αυτό» ή η άσκηση να δοθεί αργότερα αφού έχουν διδαχθεί οι μαθητές την προηγούμενη πρόταση. Έτσι δεν απαιτείται ούτε μαθηματική θεωρία εφαπτομένης παραβολής ούτε έννοια ακτίνας καμπυλότητας.
Καλημέρα παιδιά. Η εμπειρία δέιχνει δυστυχώς ότι οι μαθητές στην Α Λυκείου δεν προλαβαίνουν να διδαχτούν στην Άλγεβρα την παραβολή κι ας είναι στο εξώφυλλο του σχολικού βιβλίου 🙂
Οι περισσότεροι μπαίνουν στη Β Λυκείου έχοντας ακούσει από εμάς μόνο την παραβολή στο διάγραμμα x-t της ομαλά μεταβαλλόμενης κίνησης.
Καλημέρα .
Γιώργο στην απόδειξη που εχεις κάνει πρέπει να δεις ότι το σωμα δεν κτυπα τελικα στο Α αλλα στο Τ . Το κεκλιμενο επίπεδο σχηματιζει γωνια φ με την οριζόντια διευθυνση και επειδη όπως εχει πει ο Παυλος η παραβολικη τροχια εφπαπτεται στο σημείο Γ του κεκλιμένου θα έχουμε ότι εκει η ταχύτητα θα σχηματίζει γωνια φ με την οριζόντια διευθυνση όπως φαινεται στη λύση του Παύλου . Ετσι η εφφ = (H-yΓ) / (d-xΓ)
Κώστα Καλημέρα. Δεν ασχολήθηκα ποτε με το που πεφτει η σφαιρα.Οι χρονοι και οι αποστασεις αναφερονται στο σημείο Γ. Ασχοληθηκα μονο με Γεωμετρια. Οι σχεσεις μου (1) και (2) είναι σωστες.
Γιώργο μάλλον εννοεις
Τωρα καταλαβα Κωστα που μπερδευτικες. Η απόδειξη που κανω στο τελος είναι γενική απόδειξη και δεν ειναι ενα προς ενα στην ασκηση. Αποδεικνύω απλα ότι η εφαπτομενη σε καποιο σημειο της τροχιας κοβει την οριζοντια μετατοπιση απο το σημειο βολης στη μεση.
Θα ήθελα να προσθέσω κάποιες σκέψεις οι οποίες φαίνονται στο αρχείο που ακολουθει. Εχω τερματίσει το κεκλιμένο επίπεδο στο σημείο Γ.Το σημείο Γ είναι το σημείο που η εκφώνηση δίνει ότι η ταχύτητα που έχει το σώμα διερχόμενο από το σημείο αυτό εφάπτεται του κεκλιμένου επιπέδου . Αρα για το σημείο αυτό ισχύει η σχέση (2) . Αν είχαμε δώσει κατάλληλο μέτρο αρχικής ταχύτητας ώστε το σώμα να έπεφτε στο κεκλιμένο τότε θα ίσχυε η σχέση (3) . Βλέπουμε δηλαδη τι συμβαίνει όταν η τροχια εφάπτεται με το κεκλιμένο επίπεδο και τι συμβαίνει όταν η τροχιά τέμνει το κεκλιμένο επίπεδο .
Γεια σου Κώστα, σε ευχαριστώ για τον σχολιασμό και την παράθεση των σκέψεων σου.
Γεια σου Γιώργο, σε ευχαριστώ για τον χρόνο σου και για τα επιπλέον ερωτήματα. Νομίζω πως για για βρούμε την ελάχιστη απόσταση ενός τυχαίου σημείου Ζ της τροχιάς του σώματος από το Α θα πρέπει το ΑΖ να είναι κάθετο στην ταχύτητα του σώματος στο Ζ και όχι το ΑΖ να είναι κάθετο στο κεκλιμένο επίπεδο. Και πάλι σε ευχαριστώ για το χρόνο σου.
Καλησπέρα Παύλο. Εχεις δικιο. Για αυτο κατεβασα την προηγουμενη αποδειξη για την ελαχιστη απόσταση που περνα η σφαιρα από το Α και το ανεβάζω τωρα σωστα .Μονο που χρησιμοποιω περισσότερα μαθηματικα (και δεν είναι για τους μαθητές):
Γεια σου Γιώργο πολύ όμορφη λύση, σε ευχαριστώ πολύ!