by 
Μια ομογενής ράβδος ΑΒ μήκους l=1m κινείται σε οριζόντιο επίπεδο και μια στιγμή t1, βρίσκεται στη θέση του σχήματος (σε κάτοψη), όπου το κέντρο μάζας Μ και το άκρο Α, έχουν επιταχύνσεις, όπως στο σχήμα με μέτρα α1=2m/s2 και α2=1m/s2, όπου η α1 κατευθύνεται προς το Α, ενώ η α2 είναι κάθετη στη ράβδο.
i) Να εξηγήσετε γιατί η κίνηση της ράβδου δεν μπορεί να είναι μεταφορική.
ii) Θεωρώντας την κίνηση της ράβδου ως σύνθετη, να υπολογίσετε την γωνιακή ταχύτητα και την γωνιακή επιτάχυνση της ράβδου τη στιγμή t1.
iii) Αν την ίδια στιγμή το σημείο Μ έχει ταχύτητα, κάθετη στην ΑΒ, μέτρου υ1=2m/s, όπως στο σχήμα, να υπολογίστε την ταχύτητα του άκρου Β της ράβδου.
Η απάντηση με κλικ ΕΔΩ ή και ΕΔΩ.
Καταπληκτική άσκηση Διονύση, σε ευχαριστώ!
Καλησπέρα Διονύση.Μια ερώτηση:
Δεν μπορεί η ράβδος στρέφεται γύρω από το Α και συγχρόνως το Α έχει την t1, υ=0 και επιτάχυνση α2 , το δε Μ, γραμμική ταχύτητα υ1 και κεντρομόλο επιτάχυνση α1;
Καλησπέρα Παύλο, καλησπέρα Γιώργο, σας ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Γιώργο, η άσκηση απευθύνεται σε μαθητές και όταν διδάσκουμε επίπεδη κίνηση στερεού με την λογική της σύνθετης κίνησης, ενοούμε περιστροφή γύρω από το κέντρο μάζας. Κάθε τι άλλο είναι εκτός…
Πάμε τώρα στη συγκεκριμένη περίπτωση.
Παλιότερα είχα αναρτήσει:
Γιατί το «να κόβεις δρόμο» είναι καλό και για επιταχύνσεις….
Σύμφωνα με αυτήν, αν υποθέσουμε ότι έχουμε ένα φορτηγό που κινείται ενώ πάνω του έχει στερεωθεί ένας κατακόρυφος άξονας, γύρω από τον οποίο περιστρέφεται η ράβδος, στο άκρο της Α, τότε θα μπορούσαμε να έχουμε την περίπτωση που αναφέρεις.
Τότε το φορτηγό έχει επιτάχυνση α2, όση και το άκρο Α και το μέσον Μ εκτελεί κυκλική κίνηση γύρω από τον άξονα.
Αλλά τότε το σημείο Μ δεν θα έχει μόνο κεντρομόλο επιτάχυνση. Θα έχει και την επιτάχυνση του άκρου Α δηλαδή και την επιτάχυνση του φορτηγού για την μεταφορική κίνησή του.
Αν όμως έχουμε δώσει εμείς στο Μ αντίθετη επιτάχυνση την ίδια στιγμή;
Την σκέψη αυτή την έκανα μετά από προηγούμενη συζήτηση, ότι με μια εικόνα δεν μπορουμε απόλυτα να αποφανθούμε για την κίνηση ενός στερεού.
Γιώργο, δεν μίλησα για το τι κίνηση κάνει το στερεό.
Ζήτησα ταχύτητες και επιταχύνσεις μια ορισμένη στιγμή.
Η κίνηση προϋποθέτει χρονικό διάστημα για να υπάρξει συμπέρασμα για το είδος της κίνησης, σε αυτό το χρονικό διάστημα.
Έστω ότι ένα αυτοκίνητο κάποια στιγμή έχει επιτάχυνση 2m/s^2. Η πληροφορία αυτή μας λέει το τι κίνηση κάνει; Προφανώς όχι. Την επόμενη στιγμή η επιτάχυνση μπορεί να έχει μέτρο 3m/s^2 και σε άλλη διεύθυνση!!!
Γιώργο λαμβάνοντας την δική σου θέση για το ποια είναι η κατάσταση, για απάντησε στα ερωτήματα που έχω βάλει.
Σε περιμένει μια έκπληξη…
Εννοείς ότι τα αποτελεσματα (σε τιμές) οτι θα είναι ίδια;
Δεν είμαι σπίτι και απλά είδα το σχήμα της ασκησης και προσπαθησα να το δω αλλιώς….
Ναι Γιώργο η γωνιακή ταχύτητα και η γωνιακή επιτάχυνση δεν εξαρτώνται από την δική μας θεώρηση…
Αυτό το περιμενα , επειδή ακριβως συμβαίνει αυτό που λες. Η φύση “σώζει”τα φαινόμενα! Απλά είπα να το δω με διαφορετική ¨οπτική”.
Καλημέρα Γιώργο, καλημέρα σε όλους.
Να επανέλθω σε προηγούμενο σχόλιο και να εξηγήσω λίγο πιο αναλυτικά, τι υποστήριξα. Αν έχουμε την πρώτη εικόνα του παρακάτω σχήματος όπου η σφαίρα μια στιγμή t, έχει μια επιτάχυνση α προς τα δεξιά:
Τι κίνηση κάνει η σφαίρα;
Στην εικόνα έχουν σχεδιαστεί 4 περιπτώσεις, όπου πέρα από την επιτάχυνση έχει σημειωθεί και η ταχύτητα της σφαίρας. Τι συμπέρασμα βγάζουμε για τις περιπτώσεις αυτές;
Και πάλι δεν μπορούμε να γνωρίζουμε το είδος της κίνησης. Το μόνο που μπορούμε να υποστηρίξουμε, ότι για τη στιγμή t όπου έχουμε το σχήμα:
α) στο πρώτο σχήμα η ταχύτητα της σφαίρας αυξάνεται. Δεν ξέρουμε αν αυτή η επιτάχυνση θα παραμείνει σταθερή για να μιλήσουμε για ΕΟΕΚ…
β) όμοια το μέτρο της ταχύτητας μειώνεται.
γ) Μπορεί η κίνηση να είναι κυκλική, αλλά όχι μόνο. Σκεφτείτε ταχύτητα και επιτάχυνση την στιγμή που εκτοξεύεται ένα σώμα οριζόντια…
δ) Η κίνηση μπορεί να είναι μια επιταχυνόμενη κυκλική, αλλά γιατί να μην είναι μια παραβολική τροχιά, όπως σε μια βολή ή γενικά μια καμπυλόγραμμη κίνηση;
Συμπέρασμα: Ένα στιγμιότυπο με ταχύτητα ή επιτάχυνση ή και τα δύο μεγέθη, αναφέρεται σε μια στιγμή και η πληροφορία αυτή δεν είναι αρκετά για να καθοριστεί το είδος της κίνησης σε ένα χρονικό διάστημα…
Εξαιρετική!
Καλημέρα παιδιά.
Διονύση, καλημέρα. Όμορφη άσκηση που αποκαλύπτει τα «κρυμμένα μυστικά» της επίπεδης κίνησης που μπορεί να μελετηθεί ως συνδυασμός μεταφοράς και περιστροφής.
Μια σύντομη λύση. Επιλέγω για τη μεταφορά το Μ. Τότε η επιτάχυνση του Α θα είναι ίση με την επιτάχυνση του Μ συν τη σχετική του Α ως προς το Μ. Η σχετική αναλύεται σε εφαπτομενική κάθετη στην ΜΑ με κατεύθυνση δεξιά και σε μια κατά μήκος της ΑΜ με κατεύθυνση προς το Μ που είναι η κεντρομόλος. Έτσι από το διάγραμμα των διανυσμάτων προκύπτει ότι η πρώτη θα ισούται κατά μέτρο με την α2=αγ(l/2) και η δεύτερη με την α1=ω^2(l/2). Η γωνιακή επιτάχυνση είναι δεξιόστροφή, ενώ η γωνιακή ταχύτητα μπορεί και τα δύο.
Καλημέρα Διονύση. Ακριβως αυτό προσπαθησα να επισημάνω.
Ουσιαστικά η κίνηση που είπα είναι η κίνηση που θα έβλεπε ένας παρατηρητής στο Α.
Και θα κατέληγε στα ίδια αποτελέσματα με τον ακίνητο.
Θυμάμαι όταν ήμουνα σε λυκειακη ηλικία τον πατέρα μου να μου λεει:
” Οποιδηποτε σύστημα αναφοράς και να χρησιμοποιήσεις πρέπει να καταλήξεις στα ίδια αποτελέσματα. Η φύση “σώζει” τα φαινομενα”