by Ας ξεκινήσουμε από κάτι απλό και πολύ… γνωστό.
Εφαρμογή 1η:
Ένα σώμα μάζας m κινείται με ταχύτητα υ και πέφτει στο άκρο ιδανικού οριζόντιου ελατηρίου, όπως στο σχήμα. Ποια η μέγιστη συσπείρωση του ελατηρίου; Τι ενεργειακές μεταβολές έχουμε στη διάρκεια της συσπείρωσης και πώς αυτές συνδέονται με τα έργα των δυνάμεων που εμφανίζονται στο σύστημα;
Απάντηση:
….
Εφαρμογή 2η:
Το παραπάνω σώμα κινείται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο, αλλά τώρα δεν υπάρχει το ελατήριο, με αποτέλεσμα να συγκρούεται πλαστικά με τον τοίχο. Τι ενεργειακές μεταβολές έχουμε στη διάρκεια της κρούσεις και πώς αυτές συνδέονται με τα έργα των δυνάμεων που εμφανίζονται στο σύστημα σώμα-τοίχος;
Απάντηση:
Σαν συνέχεια της πρόσφατης συζήτησης ΕΔΩ, μια προσπάθεια κωδικοποίησης των θέσεων που κατέθεσα σε πάμπολλα σχόλια…
Καλημέρα Διονύση.
Και σωστά και ωραίο.
Καλημέρα Διονύση από τον ηλιόλουστο πλέον Πρινέ.
Σε ένα διάλλειμα από αγροτοδουλειές βρήκα ευκαιρία να “δω”…
Μπήκες στην ουσία του θέματος και νομίζω πείθεις θέτοντας
τη σκέψη μας επί τον τύπον τον ήλον .
Να είσαι καλά
Καλό απόγευμα Γιάννη και Παντελή.
Σας ευχαριστώ για το σχολιασμό και χαίρομαι που συμφωνείτε.
Καλησπέρα Διονύση.
Το άρθρο σου είναι εξαιρετικό και βάζει σε μια σειρά αυτά, που ξέρουμε εδώ και πολλά χρόνια και προσπαθούμε να διδάξουμε, με αντίπαλο ακόμα και τα σχολικά βιβλία ή εξωσχολικά βοηθήματα.
Πολλοί μαθητές καταλήγουν να θεωρούν ότι κάθε απώλεια μηχανικής ενέργειας συνεπάγεται υποχρεωτικά μεταφορά ενέργειας σε κάποιο άλλο σώμα, ενώ στην πραγματικότητα μπορεί απλώς να πρόκειται για μετασχηματισμό της κινητικής ενέργειας σε εσωτερική ενέργεια του ίδιου του συστήματος.
Η περιγραφή ότι το μπροστινό τμήμα του σώματος ακινητοποιείται πρώτο, ενώ τα υπόλοιπα συνεχίζουν να κινούνται, είναι μια πολύ καλή φυσική εικόνα για να δικαιολογηθεί η αύξηση της εσωτερικής ενέργειας λόγω παραμορφώσεων και ταλαντώσεων των δομικών λίθων του σώματος.
Στην κρούση με τον τοίχο, τη στιγμή της κρούσης:
η κινητική ενέργεια μειώνεται,
αυξάνεται η εσωτερική ενέργεια του σώματος (παραμορφώσεις, ταλαντώσεις μορίων κ.λπ.),
ενδεχομένως αυξάνεται και η εσωτερική ενέργεια του τοίχου,
παράγεται ήχος.
Σωστότατο συμπέρασμα το τελευταίο σχόλιο, ότι η ίδια ενεργειακή μετατροπή συμβαίνει και όταν το σώμα σταματά λόγω τριβής πριν φτάσει στον τοίχο.
Καλημέρα σε όλους.
Διονύση,
χαίρομαι που αναφέρεσαι στη ανάρτησή μου, χωρίς να διαπιστώνεις κάποιο λάθος στην απόδειξη που φαίνεται εδώ: Υπολογισμός της μετατόπισης του σημείου εφαρμογής της τριβής ολίσθησης. Αυτό το θεωρώ έπαινο για εμένα, λόγω της εμπειρίας και του κύρους σου.
Απλώς θα ήθελα να διευκρινίσω ότι η δική μου ανάρτηση αναφέρεται στη ρεαλιστική περίπτωση ολίσθησης με τριβή, όπου, εκτός από το σώμα, θερμαίνεται και το δάπεδο. Γι’ αυτό μέρος της μεταβολής της κινητικής ενέργειας είναι ίσο με τη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του σώματος.
Η δική σου παρούσα ανάρτηση αντιστοιχεί σε δάπεδο που δεν ζεσταίνεται, διότι θεωρείς ότι κατά την κρούση ο τοίχος δεν ζεσταίνεται. Δηλαδή θεωρείς ότι όλη η μεταβολή της κινητικής ενέργεια του σώματος είναι ίση με τη μεταβολή της εσωτερικής του.
Άρα δεν μπορούμε να επεκτείνουμε τα συμπεράσματά μας από το ένα φαινόμενο στο άλλο. Γι’ αυτό η παρούσα ανάρτηση δεν αναιρεί τα συμπεράσματα της δικής μου.
Καλημέρα Ανδρέα (Βαλαδάκη).
Μάλλον κάτι δεν μπόρεσα να το πω πιο αναλυτικά και δεν κατάλαβες το νόημα της παρούσας ανάρτησης.
Η διαφωνία μου ήταν στην δική σου θέση, την οποία είχα γράψει σε σχόλιο, ότι:
Δεν θεωρώ ότι η εξίσωση αυτή εκφράζει την ΑΔΕ.
Όσον αφορά τι συμβαίνει αν θερμαίνονται ή όχι και οι δύο επιφάνειες, έχω γράψει παραπάνω:
Το είχα γράψει και για την περίπτωση της δικής σου ανάρτησης για την τριβή.
Q=ΔU1 +ΔU2
Καλημέρα Ανδρέα Ριζόπουλε και σε ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Χαίρομαι ιδιαίτερα για την συμφωνία με την ανάλυση του θέματος.
Καλημέρα Διονύση.
Γράψε την ΑΔΕ για ένα σώμα που εκτοξεύτηκε κατά μήκος οριζόντιου δαπέδου με τριβές. Μόνο για το σώμα. Για να να κάνουμε τη σύγκριση χρησιμοποίησε τα δικά μου σύμβολα.
Ανδρέα εγώ έγραψα την εξίσωση για την ΑΔΕ ή αν προτιμάς το 1ο θερμοδυναμικό νόμο για το σώμα που συγκρούεται με τον τοίχο, παραπάνω.
Έδωσα το σύστημα και εξήγησα πώς πρέπει να εφαρμόζονται τα μεγέθη.
Το δίνω και εδώ, αφού κάποιοι μπορεί να μην θέλουν να ανοίξουν το αρχείο:
Θέλεις να το κάνουμε για το σώμα που κινείται σε οριζόντιο επίπεδο με τριβές; Ας πάμε αν και δεν θα το έβαζα “με καμιά δύναμη!” στην τάξη.
Το έργο της τριβής που ασκείται στο κινούμενο σώμα είναι:
Συνεχίζω…
Αν λοιπόν θεωρήσουμε ότι έχει ολοκληρωθεί το φαινόμενο και έχει αποκατασταθεί κατάσταση ισορροπίας με σχεδόν την ίδια αρχική θερμοκρασία, τότε ΔU=0 και η παραπάνω εξίσωση δίνει Q=ΔΚ! Δηλαδή όλη αρχική κινητική ενέργεια έχει μεταφερθεί στο περιβάλλον με τη μορφή της θερμότητας.
Θέλεις να πάρεις τη στιγμή που σταματά η κίνηση και όπου δεν έχει αποκατασταθεί ισορροπία; Δεν έχουμε βέβαια μια κατάσταση ισορροπίας με ίδια σταθερή θερμοκρασία, αλλά χωρίς να βρούμε τιμές θα γράφαμε αντίστοιχα:
Όπου Q1 η θερμότητα που έχει μεταφερθεί στη διάρκεια της κίνησης στο περιβάλλον του (κυρίως στο δάπεδο!!!) στη διάρκεια της ολίσθησης και ΔU΄η αύξηση της εσωτερικής ενέργειας του σώματος, λόγω αύξησης της θερμοκρασίας του (δεν έχει ακόμη ψυχθεί στην αρχική του θερμοκρασία).
Διονύση, καλημέρα.
Απλά, κατανοητά, χωρίς κρυφά ή αμφισβητούμενα σημεία (η ανάρτησή σου).
Θα προσέθετα:
Κατά την κρούση με το τοίχωμα η ενέργεια που χάνεται εν μέρει καταναλώνεται για να δημιουργήσει κύματα ελαστικότητας που διαδίδονται μέσα από τις μάζες των συγκρουόμενων σωμάτων και εν τέλει απορροφούμενα, εν πολλοίς, από τα ίδια.
Η μεταβολή της ολικής κινητικής ενέργειας συστήματος σωματιδίων (εδώ παραμορφώσιμο στερεό) κατά τη διάρκεια ενός χρονικού διαστήματος (εδώ χρονική διάρκεια σύγκρουσης) είναι ίση με το συνολικό έργο, εσωτερικών και εξωτερικών δυνάμεων, που παράγεται σε όλα τα τμήματά του στο ίδιο χρονικό διάστημα. Οι εσωτερικές δυνάμεις είναι δυνατόν να κάνουν έργο σε ένα σύστημα σωματιδίων, ακόμα και αν είναι κεντρικές ή το σύστημα είναι απομονωμένο και να αλλάξει η ολική κινητική ενέργεια του συστήματος με ταυτόχρονη αντιστάθμιση από άλλη μορφή ενέργειας του απομονωμένου συστήματος (πχ αστέρι που υφίσταται βαρυτική κατάρρευση). Το έργο που γίνεται από τις εσωτερικές δυνάμεις δεν μπορεί να μηδενιστεί επικαλούμενοι τον τρίτο νόμο ή την υπόθεση ότι οι δυνάμεις είναι κεντρικές. Για παράδειγμα για ένα ζευγάρι φορτισμένων ακίνητων σωματιδίων που έλκονται αμοιβαία οι δυνάμεις είναι κεντρικές και αντίθετες, οι μετατοπίσεις δεν είναι υποχρεωτικά ίσες (αδιάφορο), και το κάθε σωματίδιο παράγει θετικό έργο επί του άλλου με αποτέλεσμα η κινητική τους ενέργεια να αυξάνεται.
Για να συνδέουμε τα σχόλια, κάτι επιπλέον για την τελευταία εξίσωση παραπάνω..
Αν
Καλημέρα Ντίνο, γράφαμε μαζί.
Σε ευχαριστώ για το σχόλιο και τον εμπλουτισμό του θέματος.
Καταλαβαίνεις ότι απέφυγα στον εμπλουτισμό για να μην χάσει την απλουστευτική μέθοδο και το στόχο της η ανάρτηση…