Μελετώ στο σπίτι μια εφαρμογή του 1ου νόμου Newton
Θα ασχοληθούμε με την εφαρμογή του 1ου νόμου Newton.
Στις περισσότερες περιπτώσεις ασχολούμαστε με οριζόντιες κινήσεις επομένως αυτή η μέθοδος θα μας βοηθά να συσχετίζουμε με εξισώσεις τα μέτρα των δυνάμεων που ασκούνται στον άξονα που είναι κάθετος στην τροχιά.
Προαπαιτούμενες γνώσεις είναι ο υπολογισμός της συνισταμένης συγγραμμικών δυνάμεων και ο πρώτος νόμος του Newton.
Από το σχολικό βιβλίο μελετάμε τη θεωρία του 1.3.6 (σελ.118) και την περίπτωση α. (Ισορροπία σώματος υπό την επίδραση δύο δυνάμεων).
Σχεδιάζουμε στο τετράδιο σώμα σε τραπέζι με το βάρος του Β=10Ν και την δύναμη του επιπέδου Ν (ΣF=0 άρα Β-Ν=0 άρα Ν=Β άρα Ν=10Ν )
Δίπλα επαναλαμβάνουμε το σχήμα και σχεδιάζουμε επιπλέον δύναμη F=4Ν που να πιέζει το σώμα προς τα κάτω.
Εφαρμόζουμε τον 1ο νόμο Newton στον άξονα y'y αφού το σώμα ισορροπεί: B+F=N άρα Ν=10Ν+4Ν=14Ν. Παρατηρούμε ότι η δύναμη που ασκεί το τραπέζι στο σώμα αυξήθηκε από 10Ν σε 14Ν
Επαναλαμβάνουμε το παράδειγμα αλλάζοντας τα εξής μεγέθη: νέα τιμή για τη δύναμη F, F=8N αλλά αυτή τη φορά προς τα επάνω. Να υπολογίσετε τη νέα τιμή της δύναμης Ν .Επιβεβαιώστε το αποτέλεσμά σας με το σχήμα που ακολουθεί.
Είδαμε λοιπόν πως εφαρμόζοντας τον 1ο νόμο Newton μπορούμε να υπολογίσουμε την κάθετη δύναμη από το επίπεδο Ν, χρησιμοποιώντας την εξίσωση ΣF=0.
Παρατηρήστε ότι όταν η δύναμη F "πιέζει το σώμα προς το επίπεδο" προκαλείται αύξηση της δύναμης Ν, ενώ αντίθετα όταν η δύναμη F "τείνει να ανασηκώσει το σώμα" η δύναμη Ν μικραίνει.
Ως παράδειγμα της πρώτης περίπτωσης δηλαδή της δύναμης που πιέζει, θα μπορούσαμε να θεωρήσουμε την κίνηση που κάνουμε όταν πιέζουμε το μολύβι για να γράψουμε σε ένα τετράδιο. Αν πιέσουμε πολύ (μεγάλη δύναμη F), τότε με βάση τους υπολογισμούς που κάναμε προηγουμένως θα αυξηθεί και η δύναμη Ν, η οποία πιθανόν να προκαλέσει το σπάσιμο της μύτης του μολυβιού!
ΕΞΑΣΚΗΣΗ
Πειραματιστείτε με διάφορες τιμές δύναμης. Για παράδειγμα μπορείτε να θέσετε:
m=2kg άρα W=20N, έστω F=10N με κατεύθυνση προς τα κάτω, και θα υπολογίσετε ότι Ν=30Ν
m=2kg άρα W=20N, έστω F=10N με κατεύθυνση προς τα πάνω, και θα υπολογίσετε ότι Ν=10Ν
m=1kg άρα W=10N, έστω F=70N με κατεύθυνση προς τα κάτω, και θα υπολογίσετε ότι Ν=80Ν (πάει το μολύβι, έσπασε...)
Οι ερωτήσεις σας είναι ευπρόσδεκτες στο e-mail μου μαζί με φωτογραφίες της προσπάθειάς σας στο τετράδιο.