by Με απλή εφαρμογή του ΘΜΚΕ και της ΑΔΕ προκύπτει ότι η μετατόπιση του σώματος είναι μεγαλύτερη από τη μετατόπιση του σημείου εφαρμογής της τριβής.
Σώμα εκτοξεύεται κατά μήκος οριζόντιου δαπέδου. Στο σώμα ασκείται από το δάπεδο τριβή Τ, το σώμα μετατοπίζεται κατά Δx και τελικά σταματά. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας αυξάνεται η θερμοκρασία του σώματος και του δαπέδου και γι’ αυτό θερμότητα μεταφέρεται από το σώμα και το δάπεδο στο περιβάλλον μέχρι να αποκτήσουν την αρχική θερμοκρασία τους. Η θερμότητα που μεταφέρθηκε από το σώμα στο περιβάλλον είναι QΣ.
Να αποδείξετε ότι η μετατόπιση ΔxΤ του σημείου εφαρμογής της τριβής είναι:
ΔxT=Δx-QΣ/Τ
Η απάντηση υπάρχει εδώ: Υπολογισμός της μετατόπισης του σημείου εφαρμογής της τριβής ολίσθησης
Οτιδήποτε άλλο, θα είναι πλέον μια νέα σειρά… παραδοχών. Παραδοχές που μπορεί να έχουν βάση μικρή ή μεγάλη. Παραδοχές που απλά πρέπει να επιβεβαιωθούν από το πείραμα. Παραδοχές που αν επιβεβαιωθούν, μπορεί να οδηγήσουν σε αλλαγή μοντέλου.
Και αυτό το νέο μοντέλο δεν θα το καθορίσει το υλικονέτ, ούτε κανείς από εμάς που σχολιάζουμε εδώ, κάτω από μια δημοσίευση…
Αν θέλετε να διαπιστώσετε γιατί μιλάω για παραδοχές, δεν έχετε να διαβάσετε πόσες παραδοχές βάζει το άρθρο που μετέφερε ο Μιλτιάδης παραπάνω.
Να αναφέρω μερικές παραδοχές;
Οι δυο επιφάνειες είναι ίδιες, από το ίδιο υλικό. Η θερμοκρασία κάθε σώματος παραμένει ίδια σε όλη του την έκταση. Λόγω τριβής αυξάνεται η θερμοκρασία του σώματος που κινείται. Εξαιτίας αυτής της αύξησης, μεταφέρεται θερμότητα από το σώμα στο δάπεδο λόγω θερμοκρασιακής διαφοράς…
Το άρθρο συνάδελφοι δημοσιεύτηκε το 1984 και η διεθνής επιστημονική κοινότητα, δεν το έχει αγκαλιάσει και δεν έχει επιβάλλει την αλλαγή του μοντέλου, που διδάσκεται σε παγκόσμια κλίμακα … ακόμη.
Ίσως το κάνει στα επόμενα 50 χρόνια, οπότε τότε … τα ξαναλέμε!!!
ΥΓ
Αν κάποιος νομίζει ότι η διδασκαλία της τριβής έχει πρόβλημα, ας σκεφτούμε τι γίνεται όταν κάποιος σταματά ένα σώμα, το οποίο κινείται σε λείο οριζόντιο επίπεδο. Τι γίνεται η κινητική ενέργεια που είχε το σώμα;
Τελικά ας προτείνουμε ένα ιδιαίτερο μοντέλο για κάθε περίπτωση που έχουμε υποβάθμιση μηχανικής ενέργειας ή καλύτερα ας αρχίσουμε να διδάσκουμε μια νέα θεωρία, για κάθε περίπτωση, στα σχολεία μας…
Διονύση η ανάρτηση μου δεν αναφέρεται σε ένα νέο μοντέλο. Ούτε καν αναφέρεται σε μοντέλο για την τριβή. Δίνεται η “θερμότητα” που παράγεται στο σώμα, η τριβή και η μετατόπιση του σώματος και ζητείται η μετατόπιση του σημείου εφαρμογής της τριβής. Η λύση προκύπτει με άμεση εφαρμογή της ΑΔΜΕ και της ΑΔΕ. Άρα δεν αναφέρεται σε κάτι διαφορετικό από αυτά που διδάσκονται στην Α, Β και Γ Λυκείου.
Συνεπώς Διονύση τίποτα από αυτά που αναφέρεις δεν αφορούν την ανάρτησή μου.
Ποια λύση θα πρότεινες γι’ αυτή την Άσκηση;
Καλημέρα Ανδρέα.
Όταν βάζεις διαφορετική μετατόπιση του σώματος που εκτελεί μεταφορική κίνηση και διαφορετική μετατόπιση του σημείου εφαρμογής της τριβής, αλλάζεις μοντέλο.
Αλλά ακόμη κάτι χειρότερο. Διαλύεις κάθε λογική αντιμετώπισης ενός τέτοιου προβλήματος, αφού διαλύεις και τη συνθήκη για μεταφορική κίνηση σώματος.
Ο Αποστόλης σου επεσήμανε το “άτοπο” αλλά αρνείσαι να δεις που οδηγεί το άτοπο…
Και ας μην μιλήσω για “Δίνεται η “θερμότητα” που παράγεται στο σώμα, ”
Πώς μπορεί να δίνεται αυτή η θερμότητα; Πώς μετρήθηκε, πώς υπολογίστηκε για να μπορείς να “παίξεις” με τις διαφορετικές μετατοπίσεις;
Αυτή η θερμότητα που βάζεις στην εξίσωση, είναι η θερμότητα μόνο στο πάνω σώμα, ενώ οι δεσμοί που θα σπάσουν, είναι μεταξύ ατόμων και στις δύο επιφάνειες. Πού πηγαίνει η “θερμότητα”; Μόνο στο πάνω σώμα; Όχι αφού το σπας σε δύο κομμάτια και να παίζεις με το ένα. Αλλά πώς υπολογίζεται αυτό το μέρος της θερμότητας που μεταφέρεται στο πάνω σώμα;
Στην πρώτη μου παρέμβαση, μη θέλοντας να μπω σε συζήτηση, έβαλα το Chatgpt να τα πει… Εκεί κάτι λέει το κείμενο για ψευδοέργο. Κάτι που έχει επισημανθεί, χρόνια τώρα και το οποίο έχει γίνει αποδεκτό, έστω και αν δεν πρέπει να αρχίσουμε να το διδάσκουμε στα σχολεία (η θέση μου…). Εκεί λοιπόν γράφεται:
Εσύ ξεκίνησες να αποδείξεις ότι στη μεταφορική κίνηση υπάρχει αυτή η διαφορά και να αποδεικνύεις εξισώσεις…
Να προσθέσω και κάτι άλλο.
Το να παίρνουμε ένα μοντέλο το οποίο μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα παραμορφώσιμο στερεό και να το εφαρμόζουμε σε ένα υλικό σημείο (Φυσική Α΄ και Β΄ Λυκείου) ή σε ένα rigid body (Φυσική Γ΄ Λυκείου) δεν νομίζω ότι είναι μια σωστή πρακτική…
Διονύση
Θα επαναλάβω ότι δεν χρησιμοποιώ οποιοδήποτε μοντέλο. Απλώς μελετώ ένα σώμα που ολισθαίνει και ζεσταίνεται εφαρμόζοντας το ΘΜΚΕ και τη ΑΔΜΕ, όπως τα χρησιμοποιούμε σε όλο το Λύκειο.
Από το ΘΜΚΕ για το σώμα προκύπτει W(cm)=ΔΚ
Από την ΑΔΕ για το σώμα προκύπτει W(τριβής)=ΔΚ + |Q|
Άρα W(τριβής)=W(cm)-|Q|.
(Η θερμότητα είναι αρνητική διότι μεταφέρεται από το σώμα στο περιβάλλον.)
Ισχυρίζεσαι ότι W(cm)=W(τριβής). Αλλά τότε προκύπτει Q=0. Δηλαδή σύμφωνα με τον ισχυρισμό σου το σώμα δεν ζεσταίνεται.
Επειδή όμως το σώμα ζεσταίνεται, συμπεραίνουμε ότι το W(cm) είναι διαφορετικό από το W(τριβής). Σε αυτό το συμπέρασμα καταλήξαμε χωρίς να χρησιμοποιήσουμε οποιοδήποτε μοντέλο και χωρίς να μετρήσουμε τη θερμότητα στο σώμα.
Ο Αποστόλης αναζητά διαφορετική συλλογιστική. Αλλά μέχρι τώρα δεν έχει παρουσιάσει κάτι. Μήπως έχεις να προτείνεις κάτι;
Την απάντηση Ανδρέα, την έχει δώσει παραπάνω, ο Γιώργος Χριστόπουλος.
Αν θέλεις να “βγαίνει ο λογαριασμός” κατά την χρησιμοποίηση του 1ου θερμοδυναμικού νόμου (άρα έχουμε φύγει από την μηχανική και το έργο σε υλικό σημείο ή σε στερεό ασυμπίεστο σώμα, αντικείμενα που διδάσκονται στα σχολεία, τα οποία ΔΕΝ πειράζουμε…), τότε θεωρούμε ότι, όλη η ενέργεια που μετατρέπεται σε “θερμότητα” εξαιτίας της τριβής, παραμένει στο πάνω σώμα, το οποίο θερμαίνει.
Είναι τόσο απλό και τόσο συνεπές!!!
Ακόμη και αν τελικά θερμανθεί και το έδαφος, το θεωρούμε ότι έγινε με μεταφορά θερμότητας, λόγω διαφοράς θερμοκρασίας.
Μια απλή παραδοχή που δεν εισάγει κενά δαιμόνια…
Αρκεί να θεωρήσουμε θερμομονωτική την κάτω επιφάνεια!
Διονύση
Αυτό που αναφέρεις ένα διαφορετικό θέμα. Δεν εξετάζουμε πλέον αν η λύση είναι σωστή, αλλά αν η άσκηση είναι κατάλληλη για το Λύκειο.
Υπάρχει κάποια Οδηγία που απαγορεύει ασκήσεις στις οποίες θερμαίνεται το δάπεδο και θερμαίνεται μόνο το σώμα;
Υπάρχει οδηγία, όπου είναι το αναλυτικό πρόγραμμα Ανδρέα.
Εκεί ορίζεται αυστηρά η ύλη! Και διδάσκουμε το υλικό σημείο και το “μηχανικό στερεό” ή rigid body δηλαδή το στερεό που δεν παραμορφώνεται!
Σε αυτά τα αντικείμενα, δεν χωρούν τα θέματα που βάζεις…
Για να ξεκαθαριστεί για ποιο πράγμα μιλάμε, από την wikipedia:
Δεν χωράνε διαφορετικές μετατοπίσεις κ.μ. και σημείου εφαρμογής της τριβής…
Διονύση στην απόδειξη δεν χρησιμοποιώ παραμορφώσιμο στερεό. Αυτό μπορεί να το διαπιστώσει οποιοσδήποτε διαβάσει την απόδειξη.
και φτάνεις σε ένα συμπέρασμα που για ισχύει πρέπει το στερεό να μην είναι rigid body! Δεν χρειάζεται να το πεις… Το εφαρμόζεις στην πράξη!
Διονύση
Διονύση δεν εισάγω ως παραδοχή ότι το σώμα δεν είναι στερεό (μη παραμορφώσιμο). Προκύπτει από την ενεργειακή ανάλυση και είναι απολύτως συνεπές με ό,τι διδάσκουμε σχετικά με τη αύξηση της θερμοκρασίας στις τριβόμενες επιφάνειες. Αν χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο των στερέων, δεν μπορούμε να δικαιολογήσουμε την αύξηση της θερμοκρασίας. Όταν οι επιφάνειες δύο στερεών σωμάτων βρίσκονται σε επαφή και σε σχετική κίνηση, τα σώματα χοροπηδούν λόγω των ανωμαλιών στις επιφάνειες αλλά η μηχανική ενέργειά τους διατηρείται.