Η περιστροφή ενός αγωγού και οι ενέργειες

Καλησπέρα Γιάννη. Σε ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Δεν αποτελεί τραγική ειρωνεία να μπαίνει στην ύλη ο περιστρεφόμενος αγωγός, την ίδια χρονιά που αφαιρείται (ουσιαστικά) το στερεό;
Πράγματι θα μπορούσαν να δοθούν πολύ όμορφα θέματα με ερωτήματα, όπως αυτά που αναφέρεις.
Να θυμίσω μια άσκηση από το μακρινό, πλέον, 1993.
Δύ­ο ο­μό­κε­ντροι και συ­νε­πί­πε­δοι κυ­κλι­κοί α­γω­γοί με α­κτί­νες L1=1m L2=2m εί­ναι το­πο­θε­τη­μέ­νοι σε ο­μο­γε­νές μα­γνη­τι­κό πε­δί­ο Β=5Τ. Οι α­γω­γοί δε έ­χουν ω­μι­κή α­ντί­στα­ση και το ε­πί­πε­δό τους εί­ναι κά­θε­το προς την έ­ντα­ση του μα­γνη­τι­κού πε­δί­ου. Οι α­γω­γοί έ­χουν μι­κρά διά­κε­να στα ση­μεί­α Α,Δ και τα ά­κρα Α και Δ εί­ναι συν­δε­δε­μέ­να με ω­μι­κή α­ντί­στα­ση R1=600Ω. Ένας ευ­θύ­γραμ­μος και στα­θε­ρής δια­το­μής ο­μο­γε­νής α­γω­γός ΚΓ μή­κους L=2,5m πε­ρι­στρέ­φε­ται χω­ρίς τρι­βές πε­ρί κέ­ντρο Κ και ε­πί του ε­πι­πέ­δου των κυ­κλι­κών α­γω­γών, με στα­θε­ρή γω­νια­κή τα­χύ­τη­τα ω=10 sec-1 . Ο ευ­θύ­γραμ­μος αυ­τός α­γω­γός ε­φά­πτε­ται με τους κυ­κλι­κούς α­γω­γούς. Η ω­μι­κή α­ντί­στα­ση του α­γω­γού ΚΓ εί­ναι R=1000Ω. Να βρε­θεί:

α) Η α­να­πτυσ­σό­με­νη Η­ΕΔ (στο τμή­μα του α­γω­γού, με­τα­ξύ των δύ­ο κυ­κλι­κών α­γω­γών).
β) Η έ­ντα­ση και η φο­ρά του ρεύ­μα­τος που διαρ­ρέ­ει την α­ντί­στα­ση R1.
γ) Η δια­φο­ρά δυ­να­μι­κού με­τα­ξύ των ση­μεί­ων Α και Δ.
δ) Η δύ­να­μη F, η ο­ποί­α βρί­σκε­ται ε­πί του ε­πι­πέ­δου των κυ­κλι­κών α­γω­γών και α­σκεί­ται στο ση­μεί­ο Γ κα­θέ­τως προς τον α­γω­γό ΚΓ, τον ο­ποί­ο και πε­ρι­στρέ­φει.      
….
Θυμάμαι σαν χθες, όταν πέρασε μια ομάδα παιδιών από το σχολείο μου (τότε είχαμε τα εξεταστικά κέντρα, ενώ εγώ δεν ήμουν σε κάποιο, όντας βαθμολογητής…) για να με ρωτήσει αν η χρήση της Στ=0 στο τελευταίο ερώτημα, ήταν σωστή απάντηση.
Είχαν διδαχτεί το στερεό στην Α΄ τάξη, η λύση που προτάθηκε από την ΚΕΓΕ (αντίστοιχη της ΚΕΕ), στηριζόταν στην ενέργεια.
Ήταν η χρονιά που έγινε χαμός με την αποτυχία … Μετά, σαν βαθμολογητής, βρήκα ελάχιστα γραπτά με σωστή απάντηση που στηριζόταν στις ροπές.
Την λύση με τις ενέργειες δεν την συνάντησα, παρότι ήταν πανέμορφη και γεμάτη Φυσική.
Φέτος οι υποψήφιοι, πρέπει υποχρεωτικά να χρησιμοποιήσουν ενέργειες, αφού οι ροπές απαγορεύονται…

Καλημέρα και καλή Κυριακή σε όλους.
Χρήστο, Ανδρέα και Θοδωρή σας ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Θοδωρή, βάζεις πολλά πράγματα, τα οποία επιβάλλουν απάντηση επί της ουσίας.
Μια πρώτη απάντηση έχει να κάνει με το θέμα του 1993 που έδωσα παραπάνω.
Το ανέβασα για να πω την ιστορία της σύνδεσης της άσκησης με τις ροπές, σαν απάντηση στο Γιάννη, που ανέφερε τη διδασκαλία της περιστροφικής κίνησης με πράγματα που αφαιρέθηκαν από την μηχανική στερεού…
Δεν το ανέβασα σαν πρότυπο για διδασκαλία ή για εξέταση…

Αλλά ας μείνουμε λίγο ακόμη στην στροφική κίνηση και αν υπάρχει περίοδος και αν αυτό είναι στην ύλη.
Σκέφτομαι πού, πότε και πώς ορίστηκε η γωνιακή ταχύτητα στην κυκλική κίνηση. Πώς βρέθηκε η σχέση υ=ωR και πού και πότε χρησιμοποιήθηκε.
Μήπως η εξίσωση αποδείχτηκε στην ομαλή κυκλική κίνηση:

Αυτό δεν μας επιτρέπει να την χρησιμοποιήσουμε στην επιταχυνόμενη κυκλική κίνηση;
Εσύ Θοδωρή, όταν διδάσκεις στην Β΄ τάξη την κυκλική κίνηση, δεν δίνεις παράδειγμα το υλικό σημείο που είναι δεμένο στο άκρο νήματος και διαγράφει κατακόρυφο κύκλο;

Δεν λες ότι στην χαμηλότερη θέση ισχύει υ=ωR; Ή αυτά τα αφήνεις εκτός διδασκαλίας;
Και όταν διδάσκεις το στερεό στην Γ΄ τάξη στην παράγραφο 4.2 (πριν διδάξεις επιταχυνόμενη στροφική κίνηση, δεν λες αυτό που λέει το βιβλίο:

Αυτό πού αποδείχτηκε;
Γιατί δεν έχει μπει στην διδασκαλία η απόδειξη της σχέσης αυτής στην τυχαία κίνηση; Προφανώς για τον ίδιο λόγο που δεν χρησιμοποιήθηκε η απόδειξη που παραθέτεις, στο βιβλίο για την περιστροφή της ράβδου. Κάποια πράγματα γράφονται με την ευκολότερη εκδοχή τους, θέλοντας να αποφύγουμε μαθηματικά μονοπάτια, που είναι δύσκολα ή και αδιάβατα για τον μέσο μαθητή. Και σε κάποιες πιο προχωρημένες καταστάσεις, λέμε απλά «Αποδεικνύεται ότι…» δίνοντας μόνο την μαθηματική σχέση.

Να κλείσω με λίγες ακόμη σκέψεις, μήπως και αποφύγουμε την «γκρίνια» Θοδωρή.
Βλέπω ένα άγχος που πηγάζει από την αυξημένη ύλη. Και μια προσπάθεια σε όλη αυτήν την ύλη να μείνουμε αυστηρά στα πλαίσια του σχολικού βιβλίου, περιχαρακώνοντας την διδασκαλία σε «εντός» και «εκτός», στην λογική των οδηγιών του ΙΕΠ, αλλά και σε πιο σφιχτά όρια.
Αυτή η λογική δεν με βρίσκει σύμφωνο (υπάρχει θεωρία εντός και εκτός, αλλά όχι ασκήσεις), αλλά για την συζήτηση, ας την κάνω αποδεκτή. Έστω ότι αυτή πρέπει να είναι η λογική διδασκαλίας πλέον, αφού άνοιξε η ύλη. Έτσι ώστε να μπορεί να διδαχτεί και να αφομοιωθεί και από τους μαθητές.
Θα συμφωνήσω λοιπόν Θοδωρή να κατεβάσω την άσκηση, αν μου απαντήσεις ειλικρινά στα παρακάτω ερωτήματα, πάνω στην αατ (ανάλογα ερωτήματα θα μπορούσα να θέσω και στα υπόλοιπα κεφάλαια)..
Δίδαξες ισχύ δύναμης στην αατ; Αυτή η ισχύς πότε ορίστηκε για μεταβαλλόμενη κίνηση;
Μελέτησες την κατακόρυφη αατ στο άκρο ελατηρίου, μπλέκοντας το φυσικό μήκος του ελατηρίου και την δυναμική του ενέργεια; Ασχολήθηκες με βαρυτική δυναμική ενέργεια και δυναμική ενέργεια ελαστικότητας ή έμεινες απλά στην δυναμική ενέργεια ταλάντωσης; Αλήθεια γιατί δίδαξες ενέργεια ελατηρίου; Επιβάλλεται με βάση το σχολικό βιβλίο;
Δίδαξες ελατήριο σε κεκλιμένο επίπεδο; Γιατί; Δεν είναι εκτός ύλης ή τέλος πάντων εκτός φιλοσοφίας του βιβλίου; Γιατί μόνο η κίνηση αγωγού σε κεκλιμένο να είναι εκτός;
Δίδαξες το ένα σώμα πάνω στο άλλο και την εμπλοκή της στατικής τριβή; Αυτό από πού είναι συμβατό με την θεωρία του σχολικού;
Να συνεχίσω; Νομίζω ότι είναι φανερό για ποιο πράγμα μιλάω.
Όταν η αατ, μπορεί να διδαχτεί σε 5 ώρες, γιατί της αφιερώνουμε 1 μήνα ή και περισσότερο, γιατί διδάσκουμε τα πάντα που μπορεί να φανταστεί κάποιος, αλλά όταν πάμε στην επαγωγή, μας πιάνει το άγχος;
Το αν μια τέτοια άσκηση θα μπει στις εξετάσεις ή αν θα πρέπει να μπει, είναι άλλο πράγμα. Όπως άλλο πράγμα είναι αν εσύ επιλέγεις να την διδάξεις ή όχι.
Τι θέλω να πω;
Ας δούμε μια δική μου παλιότερη ανάρτηση:
Μια σύνθετη κίνηση και οι επιμέρους κινήσεις…
Είναι δημοσίευση του 2009, όπου έχω αφήσει να φαίνεται:
«Η ανάρτηση αυτή απευθύνεται αποκλειστικά σε συναδέλφους και όχι σε μαθητές. Είναι ένα ειδικό και δύσκολο θέμα και καλό είναι να μην ασχοληθούν οι υποψήφιοι…»
Το θέμα έκτοτε έχει πέσει δύο φορές σε πανελλαδικές…

Αλλά γράφοντας τα παραπάνω σχόλια, βλέπω να υπάρχουν ενδιάμεσα απαντήσεις, τις οποίες μόλις τώρα είδα.
Δεν θα απαντήσω αναλυτικά Θοδωρή για να σε αφήσω να διαβάσεις..
Μόνο ένα ρητορικό ερώτημα.
Ένας μαθητής που τελειώνει το Λύκειο θα πρέπει να γνωρίζει ότι ένα υλικό σημείο έχει κινητική ενέργεια, αλλά ένα στερεό, όπως μια ράβδος, έχει κινητική ενέργεια όταν εκτελεί μεταφορική κίνηση, αλλά δεν ξέρει αν έχει, όταν στρέφεται;
Δεν λέω να ξέρει την εξίσωση της κινητικής ενέργειας, αλλά να ξέρει αν έχει ή όχι κινητική ενέργεια…