Ενότητα 2: Κινητική Κώστας Παπαδημητρίου Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

Slides:



Advertisements
Παρόμοιες παρουσιάσεις
Θεωρία Υπολογισμού Λήμμα της Άντλησης. Είναι οι παρακάτω γλώσσες κανονικές; L = {0 n 1 n | n ≥ 0} L = { w | w ίδιο πλήθος 0 και 1} L = { w | w ίδιο πλήθος.
Advertisements

Διερεύνηση Μεθόδων Ενημέρωσης και Βελτιστοποίησης Μοντέλων Πεπερασμένων Στοιχείων με Χρήση Πειραματικών Δεδομένων Αλέξανδρος Αραϊλόπουλος ΑΕΜ 1372 Επιβλέπων.
Εργασία στην Κ.Π.Α. Γ’ Γυμνασίου Θέμα: «ΤΑ ΜΜΕ ΣΤΗ ΖΩΗ ΜΑΣ» Διδάσκουσα καθηγήτρια: Μαγαλιού Λαμπρινή Γυμνάσιο Κολινδρού Τμήμα Γ1 Σχολικό έτος:
Ο Άνθρωπος είναι ένα ον το οποίο φτιάχνει πολιτισμό και έχει βαθύ στοχασμό, συναισθήματα και σεβασμό στη ζωή των άλλων. Ορισμός.
Κύπρος 41 χρόνια Δεν ξεχνώ Διεκδικώ Δημιουργώ. Αφιερωμένο σε όσους ζουν στην ξενιτιά και διαπρέπουν Σπύρος Τερζής Αθηνά Στεργιαννίδου ΥΠΕΥΘΥΝΗ: ΕΛΕΝΗ.
ΤΕΙ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Τ.Ε. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ Επισκόπηση των εφαρμογών της φυσικής οπτικής στον υπολογιστικό ηλεκτρομαγνητισμό.
Ρευστομηχανική Ενότητα 3: Κινηματική των ρευστών Βασίλειος Λουκόπουλος, Επίκουρος Καθηγητής Τμήμα Φυσικής.
Μία εναλλακτική πρωτοβουλία συνεργασίας στον τομέα των αρωματικών – φαρμακευτικών φυτών Δρ. Αικατερίνη Παπαδοπούλου ΜΥΡΕΨΩΣ.
ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΤΙΤΛΟ «ΤΟ ΙΝΤΕΡΝΕΤ ΤΩΝ ΠΡΑΓΜΑΤΩΝ» ΦΟΙΤΗΤΗΣ:ΠΑΠΑΔΑΚΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ, ΑΜ:1919 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΧΕΙΛΑΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ.
Μανώλης Χαιρετάκης, Τμήμα Επικοινωνίας και ΜΜΕ, Πανεπιστήμιο Αθηνών ΟΙ ΔΙΑΔΡΟΜΕΣ ΤΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΚΑΙ ΤΑ ΜΜΕ.
Εισαγωγή στην Οικονομική Ι Θεωρία Καταναλωτή. Χρησιμότητα είναι η ιδιότητα εκείνη που κάνει ένα αγαθό να είναι επιθυμητό. Συνολική χρησιμότητα (U) ονομάζεται.
Διδάσκοντας Παιδική Λογοτεχνία στην Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση. Τζιάνι Ροντάρι: Περιπέτεια με την τηλεόραση. Εργαστήριο Λόγου και.
Μηχανική των Ρευστών Ενότητα 6: Ιδανικά ρευστά – Εξισώσεις κινήσεως και ολοκληρώματα αυτών Βασίλειος Λουκόπουλος, Επίκουρος Καθηγητής Τμήμα Φυσικής.
Σήματα και Συστήματα Σειρά Fourier Χρήστος Μιχαλακέλης, PhD Λέκτορας Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεματικής Χαροκόπειο.
1 Η έννοια του Πελάτη- Προμηθευτή. 2 Θεματικές ενότητες Η διαφορά μεταξύ αναγκών και προσδοκιών. Οι έννοιες των πελατών και προμηθευτών. Ο «εσωτερικός»
Γραμμική παλινδρόμηση και Συσχέτιση: έλεγχοι με τον συντελεστή συσχέτισης r Στην ενότητα αυτή μελετάται η σχέση ανάμεσα σε δυο ποσοτικά χαρακτηριστικά.
Γενικό Νοσοκομείο Άργους
Διακριτά Μαθηματικά Μαθηματική Λογική.
ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΤΑΥΤΟΤΗΤΑ ΕΡΕΥΝΑΣ
7η θεματική ενότητα Κυτταρικός κύκλος
Fourier Ορθοκανονικών - Περιοδικών Συναρτήσεων
Διανύσματα και Συστήματα Συντεταγμένων
ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗΣ.
Θεωρία Σημάτων και Συστημάτων 2013
Καθηγητής Σιδερής Ευστάθιος
Παραγωγή προϊόντος με 2 συντελεστές
Το πρώτο Μαθητικό Ραδιόφωνο
Πυθαγόρεια Σχολή Η ζωή μέσα στη σχολή.
Εισαγωγή στη Ρομποτική
Αντίστροφο Κινηματικό Πρόβλημα
Καθηγητής Σιδερής Ευστάθιος
Καθηγητής Γιώργος Πλειός
Δομές Επανάληψης ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ AΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΣΤΡΑΦΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ
Αλγόριθμος για τον προσδιορισμό Κύκλου Euler σε γράφημα
Λογοτεχνία Πρότυπο Γυμνάσιο Ευαγγελικής Σχολής Σμύρνης
INTERNATIONAL HELLENIC CULTURAL and EDUCATIONAL CONSORTIUM
ΑΣΘΕΝΕΙΕΣ ΠΟΥ ΟΦΕΙΛΟΝΤΑΙ ΣΕ ΓΕΝΕΤΙΚΕΣ ΑΝΩΜΑΛΙΕΣ
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ (105)
Βελτίωση εικόνας Βελτίωση εικόνας στο πεδίο του χώρου
Συγκεντρωτικοί Πίνακες Ιδιοκτησία-Τηλεθέαση- Διαφημιστική Δαπάνη
Αρχή συστήματος συντεταγμένων: Το σημείο 0,0,0 (x, y, z)
ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ
ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟΥ
TV SPOT ΑΣΦΑΛΙΣΤΙΚΟΥ – ΣΠΙΚΑΖ
Καθηγητής Σιδερής Ευστάθιος
Παρουσιάσεις PowerPoint
Καθηγητής Σιδερής Ευστάθιος
14 Νοεμβρίου 2017 Τρίτη σειρά ασκήσεων.
NUMERICAL SOLUTION OF ORDINARY DIFFERENTIAL EQUATIONS
گرد آورنده و مدرس : محمد ریخته گر
3. ακριβείς δ.ε. 1ης τάξης.
Οι Συναρτήσεις y=αx2 και y=αx2+βx+γ με α≠0 στο Γυμνάσιο
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ (105)
الباب الرابع : الارتباط و الانحدار الخطي البسيط
نانو ذرات مغناطیسی در تصویربرداری پزشکی (1)
رگرسيون Regression.
Анализа електроенергетских система 1 -увод-
גרפיקה ממוחשבת: טרנספורמציות במישור
الكيناتيكا الدورانية المفاهيم المستخدمة في الحديث عن مسببات الحركة الدورانية لها علاقة كبيرة بمفاهيم مسببات الحركة الخطية.
בקרה ספרתית ממוחשבת CNC
Ερευνητικη εργαςια Α΄ Λυκειου Τιτλος: "Τροποι ψυχαγωγιας των εφηβων" Τμημα : Α5 δευτερο τετραμηνο γΕΛ Παιανιας, ςχολικο ετος:
Φυσική για Μηχανικούς Ενέργεια Συστήματος
Δεκαδικό BCD Excess
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ (105)
Αλυσίδες Αξίας και Παραγωγική Αναβάθμιση
Εργαστήριο Ψηφιακών Ηλεκτρονικών
ஒன்பதாம் வகுப்பு பருவம்-2 அறிவியல்
ΕΠ.Α.Κ.Α.Β Ανάληψη διοργάνωσης Πανελλήνιου Πρωταθλήματος – Τεχνικός Εκπρόσωπος & Ενδυμασία αθλητών ΤΟΜΕΑΣ ΑΓΩΝΩΝ ΝΑΥΠΛΙΟ * ΔΕΚΕΜΒΡΗΣ 2018.
ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ: ΜΙΑ ΜΕΓΑΛΗ ΕΦΕΥΡΕΣΗ
Μεταγράφημα παρουσίασης:

Ενότητα 2: Κινητική Κώστας Παπαδημητρίου Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ Δυναμική Ενότητα 2: Κινητική Κώστας Παπαδημητρίου Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

Αρχές Ώσης και Ορμής υπότιτλος

Γραμμική Ορμή και Ώση Για Υλικό Σημείο 𝐿 =𝑚 𝑣 L =𝑚 𝑣 =𝑚 𝑎 𝐿 = 𝐹 (1) 𝐿 = 𝐹 (1) όμως 𝐹 =𝑚 𝑎 H παραπάνω σχέση μας δείχνει ότι ο ρυθμός μεταβολής της ορμής υλικού σημείου ως προς αδρανειακό σύστημα αναφοράς ισούται με τη συνισταμένη εξωτερική δύναμηπου ενεργεί στο υλικό σημείο.

Γραμμική Ορμή και Ώση Για Υλικό Σημείο 𝐹 𝑥 = 𝑡 1 𝑡 2 𝐹 𝑥 𝑑𝑡 Γραμμική Ώση της δύναμης F Ολοκληρώνοντας ως προς 𝑡 την (1) έχω: 𝐹 𝑥 = 𝑡 1 𝑡 2 𝐹 𝑥 𝑑𝑡 𝐹 = 𝑡 1 𝑡 2 𝐹 𝑑𝑡 𝐹 𝑦 = 𝑡 1 𝑡 2 𝐹 𝑦 𝑑𝑡 𝑡 1 𝑡 2 𝐿 𝑑𝑡= 𝑡 1 𝑡 2 𝐹 𝑑𝑡

Γραμμική Ορμή και Ώση Για Υλικό Σημείο Γραμμική Ώση της δύναμης F Οπότε: H παραπάνω σχέση αποτελεί την Αρχή Ώσης Ορμής και μας δείχνει ότι η ώση των εξωτερικών δυνάμεων που ασκούνται σε υλικό σημείο στη διάρκεια κάποιου χρονικού διαστήματος είναι ίση με την μεταβολή της ορμής του σημείου στο ίδιο χρονικό διάστημα. 𝐹 = 𝑡 1 𝑡 2 𝐿 𝑑𝑡= 𝐿 𝑡 2 − 𝐿 ( 𝑡 1 ) 𝐹 =Δ 𝐿 ⇒ (2)

Γραμμική Ορμή και Ώση Για Υλικό Σημείο 𝐹 =Δ 𝐿 𝐿 𝑡 2 = 𝐿 ( 𝑡 1 ) (3) Αρχή Ώσης Ορμής 𝐹 =Δ 𝐿 Ειδική Περίπτωση: 𝐹 =0 ⇒ 𝐿 𝑡 2 = 𝐿 ( 𝑡 1 ) (3) H παραπάνω σχέση αποτελεί την Αρχή Διατήρησης της Ορμής υλικού σημείου και δείχνει ότι στην ειδική περίπτωση που η συνισταμένη εξωτερική δύναμη είναι μηδενική, τότε η ορμή παραμένει σταθερή και ίση με την αρχική της τιμή.

Γραμμική Ορμή και Ώση 𝐹 𝑦 =0 (2) Για Υλικό Σημείο Εφαρμογή Αρχή ώσης-ορμής ως προς το σύστημα Οxy Σε όλα τα σημεία της τροχιάς η δύναμη F έχει την ίδια διεύθυνση και φορά. 𝐹 = 𝐹 𝑥 𝑒 𝑥 + 𝐹 𝑦 𝑒 𝑦 (1) 𝐹 𝑦 =0 (2) 1 𝐹 𝑥 =Δ 𝐿 𝑥 = 𝐿 𝑥 ( 𝑡 2 )− 𝐿 𝑥 ( 𝑡 1 ) (2) 𝐹 𝑦 =Δ 𝐿 𝑦 = 𝐿 𝑦 ( 𝑡 2 )− 𝐿 𝑦 ( 𝑡 1 ) 𝐿 𝑦 𝑡 2 = 𝐿 𝑦 ( 𝑡 1 )

Γραμμική Ορμή και Ώση Για Σύστημα Υλικών Σημείων Γραμμική Ώση 𝐿 = i=1 N 𝑚 𝑖 𝑣 𝑖 v= r L= i=1 N 𝑚 𝑖 𝑟 𝑖 𝐿 = 𝑖=1 𝑁 𝑚 𝑖 𝑟 𝑖 =𝑚 𝑟 𝐺 𝐿 = 𝐹 όμως 𝐹 =𝑚 𝑟 G 𝐹 𝑥 = 𝑡 1 𝑡 2 𝐹 𝑥 𝑑𝑡 𝐹 = 𝑡 1 𝑡 2 𝐹 (t) 𝑑𝑡 𝐹 𝑦 = 𝑡 1 𝑡 2 𝐹 𝑦 𝑑𝑡

Γραμμική Ορμή και Ώση Για Σύστημα Υλικών Σημείων Γραμμική Ώση Ολοκληρώνοντας ως προς t οπότε 𝑡 1 𝑡 2 𝐿 𝑑𝑡= 𝑡 1 𝑡 2 𝐹 𝑑𝑡 𝐹 = 𝑡 1 𝑡 2 𝐿 𝑑𝑡= 𝐿 𝑡 2 − 𝐿 ( 𝑡 1 ) ⇒ 𝐹 =Δ 𝐿 Ειδική Περίπτωση: 𝐹 =0 ⇒ 𝐿 𝑡 2 = 𝐿 ( 𝑡 1 )

Στροφορμή και Στροφική Ώση Για Υλικό Σημείο Στροφορμή 𝐻 p = 𝜌 ×𝑚 𝑣 = 𝜌 × 𝐿 (1) όμως 𝜌 = 𝑟 − 𝑟 𝑝 ⇒ 𝜌 = 𝑟 − 𝑟 𝑝 = 𝑣 − 𝑣 p Παραγωγίζοντας την (1) προκύπτει: 𝐻 p = 𝑣 − 𝑣 p ×𝑚 𝑣 + 𝜌 × 𝐹 𝐻 p = 𝑀 p − 𝑣 p ×𝑚 𝑣 ⇒

Στροφορμή και Στροφική Ώση Για Υλικό Σημείο Στροφική Ώση Ολοκληρώνοντας ως προς t 𝑀 p = 𝑡 1 𝑡 2 𝑀 p 𝑑𝑡 𝑡 1 𝑡 2 𝑀 𝑝 𝑑𝑡= 𝑡 1 𝑡 2 𝐻 𝑝 𝑑𝑡+ 𝑡 1 𝑡 2 ( 𝑣 𝑝 ×𝑚 𝑣 ) 𝑑𝑡 𝑀 p = 𝐻 p ( 𝑡 2 )− 𝐻 p ( 𝑡 1 )+ 𝑡 1 𝑡 2 ( 𝑣 p ×𝑚 𝑣 ) 𝑑𝑡 ⇒

Στροφορμή και Στροφική Ώση Για Υλικό Σημείο Όταν 𝑀 p = 𝐻 p 𝑣 // 𝑣 p ⇒ P = σταθερό σημείο ⇒ 𝑣 p =0 𝑀 p = Δ 𝐻 p Ειδική Περίπτωση: 𝑀 𝑝 =0 ⇒ 𝑀 𝑝 =0⇒ 𝐻 p 𝑡 2 = 𝐻 p ( 𝑡 1 )

Στροφορμή και Στροφική Ώση Για Υλικό Σημείο Εφαρμογή: Μία περίπτωση να έχω 𝑴 p =𝟎 είναι ο φορέας της 𝑭 να διέρχεται από το σημείο P 2 3 Για το δορυφόρο ισχύει η Αρχή Διατήρησης της Στροφορμής

Στροφορμή και Στροφική Ώση Για Σύστημα Υλικών Σημείων Στροφορμή 𝐻 p = i=1 N 𝜌 𝑖 ×(𝑚 𝑖 𝑣 𝑖 ) (1) όμως 𝜌 i = 𝑟 i − 𝑟 𝑝 ⇒ 𝜌 𝑖 = 𝑟 𝑖 − 𝑟 𝑝 = 𝑣 𝑖 − 𝑣 p Παραγωγίζοντας την (1) προκύπτει: 𝐻 p = 𝑖=1 𝑁 𝜌 i × (𝑚 𝑖 𝑣 𝑖 + 𝑣 i × (𝑚 𝑖 𝑣 𝑖 )] (2)

Στροφορμή και Στροφική Ώση Για Σύστημα Υλικών Σημείων Στροφορμή Ο πρώτος όρος στο δεξιό μέλος της (2) γίνεται: 𝑖=1 𝑁 ( 𝑟 𝑖 − 𝑟 𝑝 ) × (𝑚 𝑖 𝑣 𝑖 ) = − 𝑣 𝑝 × 𝑖=1 𝑁 𝑚 𝑖 𝑣 𝑖 =− 𝑣 𝑝 × 𝑚 𝑣 𝐺 Οπότε η (2) χρησιμοποιώντας το δεύτερο νόμο του Euler γράφεται: 𝐻 p = 𝑀 p − 𝑣 p ×𝑚 𝑣 𝐺

Στροφορμή και Στροφική Ώση Για Σύστημα Υλικών Σημείων Όταν Στροφική Ώση P ακίνητο ⇒ 𝑣 p =0 𝑀 p = 𝐻 p 𝑣 p // 𝑣 G ⇒ P≡𝐺 ⇒ 𝑣 p = 𝑣 G 𝑀 p = Δ 𝐻 p 𝑀 p = 𝑡 1 𝑡 2 𝑀 p 𝑑𝑡

Στροφορμή και Στροφική Ώση Για Σύστημα Υλικών Σημείων Στροφική Ώση Ολοκληρώνοντας ως προς t 𝑡 1 𝑡 2 𝑀 𝑝 𝑑𝑡= 𝑡 1 𝑡 2 𝐻 𝑝 𝑑𝑡+ 𝑡 1 𝑡 2 ( 𝑣 𝑝 ×𝑚 𝑣 𝐺 ) 𝑑𝑡 𝑀 p = 𝐻 p ( 𝑡 2 )− 𝐻 p ( 𝑡 1 )+ 𝑡 1 𝑡 2 ( 𝑣 p ×𝑚 𝑣 𝐺 ) 𝑑𝑡 ⇒ Ειδική Περίπτωση: 𝑀 p =0 𝜅𝛼𝜄 𝑣 p × 𝑣 𝐺 =0⇒ 𝐻 p 𝑡 2 = 𝐻 p ( 𝑡 1 )

Στροφορμή και Στροφική Ώση Για Σύστημα Υλικών Σημείων Παρατήρηση 1: Μπορεί να αποδειχθεί ότι 𝐻 p = 𝐻 G + 𝜌 𝐺 ×𝑚 𝑣 𝐺 Παρατήρηση 2: 𝐻 p = 𝑖=1 𝑁 𝜌 𝑖 × 𝑚 𝑖 𝜌 𝑖 Σχετική Στροφορμή: Η p = Η 𝑝 + 𝜌 𝐺 ×𝑚 𝑣 p Απόλυτη Στροφορμή: Παρατήρηση 3: Επειδή 𝜌 G =0 ⇒ 𝐻 G = 𝐻 G

Αρχές Έργου - Ενέργειας

Έργο 𝑊= 1 2 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 Για Υλικό Σημείο Έργο 𝒅𝑾= 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 (1) (2) 𝒅𝑾= 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 (1) Mε ολοκλήρωση της (1) από την θέση (1) στη θέση (2) έχω: 𝑊= 1 2 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 (2)

Έργο 𝑊 𝑄 = 1 2 𝑸 ∙ 𝒅𝒓 = 1 2 −𝑸∙ 𝒅𝒓 =−𝐐∙𝚫𝐫 Παράδειγμα Έργο δυνάμεων επαφής: Έργο της Ν: Έργο της Q: 𝑵 ∙ 𝒅𝒓 =𝟎 𝑸 ∙ 𝒅𝒓 =−𝑸 ∙ 𝒅𝒓 𝑊 𝑄 = 1 2 𝑸 ∙ 𝒅𝒓 = 1 2 −𝑸∙ 𝒅𝒓 =−𝐐∙𝚫𝐫

Έργο 𝑾= 𝟏 𝟐 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 = 1 2 𝒎 ∙ 𝒓 𝒅𝒓 = 𝒕 𝟏 𝒕 𝟐 𝒎 ∙ 𝒓 ∙ 𝒓 𝒅𝒕 Για Υλικό Σημείο Έργο 𝑾= 𝟏 𝟐 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 H (2) λόγω του 2ου Νόμου του Νεύτωνα γίνεται: = 1 2 𝒎 ∙ 𝒓 𝒅𝒓 = 𝒕 𝟏 𝒕 𝟐 𝒎 ∙ 𝒓 ∙ 𝒓 𝒅𝒕 ⇒ 𝑾= 𝟏 𝟐 𝒕 𝟏 𝒕 𝟐 𝒎∙ 𝒅 𝒅𝒕 ∙( 𝒓 ∙ 𝒓 ) 𝒅𝒕 = 𝟏 𝟐 𝒎 𝒕 𝟏 𝒕 𝟐 𝒅 𝒗 𝟐 𝒅𝒕 ⇒ 𝒅𝒕

Έργο 𝑾= 𝟏 𝟐 𝒎 𝒗 𝟐 𝒕 𝟐 − 𝒗 𝟐 𝒕 𝟏 𝚻= 𝟏 𝟐 𝒎 𝒗 𝟐 𝐖= 𝑻 𝟐 − 𝑻 𝟏 𝐖=𝚫𝐓 Για Υλικό Σημείο Έργο 𝑾= 𝟏 𝟐 𝒎 𝒗 𝟐 𝒕 𝟐 − 𝒗 𝟐 𝒕 𝟏 𝚻= 𝟏 𝟐 𝒎 𝒗 𝟐 Εισάγω την κινητική ενέργεια ενός υλικού σημείου: 𝐖= 𝑻 𝟐 − 𝑻 𝟏 Οπότε το έργο ισούται με την μεταβολή της κινητικής ενέργειας: ⇒ 𝐖=𝚫𝐓 (3)

Έργο 𝑊= 1 2 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 =− 𝟏 𝟐 𝒅𝑽= − (𝑽 𝟐 - 𝑽 𝟏 ) Για Υλικό Σημείο Προσδιορισμός των συνθηκών έτσι ώστε το έργο μιας δύναμης να είναι ανεξάρτητο της τροχιάς Για να συμβεί αυτό θα πρέπει: 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 =−𝒅𝑽 (3) Όπου 𝑉 καλέιται η Συνάρτηση Δυναμικού ή Δυναμική Ενέργεια. Στην περίπτωση αυτή: 𝑊= 1 2 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 =− 𝟏 𝟐 𝒅𝑽= − (𝑽 𝟐 - 𝑽 𝟏 ) (4)

Έργο Για Υλικό Σημείο Εκφράζοντας την σχέση (4) σε καρτεσιανές συντεταγμένες προκύπτει ότι: 𝑭 𝒙 𝒆 𝒙 + 𝑭 𝒚 𝒆 𝒚 + 𝑭 𝒛 𝒆 𝒛 ∙ 𝒅𝒙 𝒆 𝒙 +𝒅𝒚 𝒆 𝒚 +𝒅𝒛 𝒆 𝒛 =− 𝝏𝑽 𝝏𝒙 𝒅𝒙+ 𝝏𝑽 𝝏𝒚 𝒅𝒚+ 𝝏𝑽 𝝏𝒛 𝒅𝒛 Δηλαδή η δύναμη F μπορεί να παρασταθεί στην μορφή: F =− 𝝏𝑽 𝝏𝒙 𝒆 𝒙 + 𝝏𝑽 𝝏𝒚 𝒆 𝒙 + 𝝏𝑽 𝝏𝒛 𝒆 𝒙 ⇒ F =− 𝛁 𝑽 (5)

Έργο Για Υλικό Σημείο F =− 𝛁 𝑽 (5) Οι δυνάμεις που ικανοποιούν την σχέση (3) ή (5) ονομάζονται Συντηρητικές Δυνάμεις.Οι δυνάμεις αυτές ενεργούν στην διεύθυνση που αντιστοιχεί στο μέγιστο ρυθμό μείωσης της συνάρτησης δυναμικού στο χώρο και έχουν μέτρο ίσο με το μέτρο της κλίσης αυτής της μείωσης.

Έργο Για Υλικό Σημείο ⇒ Γνωρίζω ότι: 𝛁 × 𝛁 𝑽= 𝟎 𝛁 × 𝛁 𝑽= 𝟎 Άρα αν η 𝐹 είναι συντηρητική θα ισχύει: 𝛁 × 𝑭 = 𝟎 Ισχύει όμως επίσης ότι αν: 𝛁 × 𝑭 = 𝟎 ⇒ Η 𝑭 είναι συντηρητική Τα πεδία που ικανοποιούν την παραπάνω σχέση ονομάζονται αστρόβιλα πεδία.

Έργο = 1 2 𝑭 𝒄 ∙ 𝒅𝒓 + 1 2 𝑭 𝒏𝒄 ∙ 𝒅𝒓 𝑊= 1 2 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 =− 𝟏 𝟐 𝒅𝑽= Για Υλικό Σημείο 𝑊= 1 2 𝑭 ∙ 𝒅𝒓 =− 𝟏 𝟐 𝒅𝑽= − (𝑽 𝟐 - 𝑽 𝟏 ) Για μια συντηρητική δύναμη F από την σχέση (4) ισχύει: Όμως: 𝑭 = 𝑭 𝒄 + 𝑭 𝒏𝒄 𝑊= 1 2 ( 𝑭 𝒄 + 𝑭 𝒏𝒄 )∙ 𝒅𝒓 = 1 2 𝑭 𝒄 ∙ 𝒅𝒓 + 1 2 𝑭 𝒏𝒄 ∙ 𝒅𝒓 Οπότε: ⇒

Έργο = 1 2 𝑭 𝒄 ∙ 𝒅𝒓 + 1 2 𝑭 𝒏𝒄 ∙ 𝒅𝒓 𝑊=−ΔV+ 𝑊 𝑛𝑐 𝐖=𝚫𝐓 Για Υλικό Σημείο 𝑊= 1 2 ( 𝑭 𝒄 + 𝑭 𝒏𝒄 )∙ 𝒅𝒓 = 1 2 𝑭 𝒄 ∙ 𝒅𝒓 + 1 2 𝑭 𝒏𝒄 ∙ 𝒅𝒓 Για μια συντηρητική δύναμη F από την σχέση (4) ισχύει: ⇒ 𝑊=−ΔV+ 1 2 𝑭 𝒏𝒄 ∙ 𝒅𝒓 𝑊=−ΔV+ 𝑊 𝑛𝑐 −𝒅𝑽 ⇒ ⇒ 𝐖=𝚫𝐓 Όμως από την σχέση (3):

Έργο ΔΤ=−ΔV+ 𝑊 𝑛𝑐 𝑊 𝑛𝑐 =Δ(T+V) 𝑊 𝑛𝑐 =Δ𝐸 𝑊 𝑛𝑐 =0 Δ𝐸=0 Για Υλικό Σημείο Για μια συντηρητική δύναμη F από την σχέση (4) ισχύει: ΔΤ=−ΔV+ 𝑊 𝑛𝑐 ⇒ ⇒ 𝑊 𝑛𝑐 =Δ(T+V) ⇒ 𝑊 𝑛𝑐 =Δ𝐸 (6) Αρχή Έργου Ενέργειας Αν: 𝑊 𝑛𝑐 =0 Δ𝐸=0 ⇒ ⇒ 𝑇 1 + 𝑉 1 = 𝑇 2 + 𝑉 2 Αρχή Διατήρησης Μηχανικής Ενέργειας

Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Πεδίο Βαρύτητας της Γης Δεδομένα Έστω υλικό σημείο μάζας 𝑚. H επιτάχυνση της βαρύτητας είναι 𝑔=9,81 𝑚/ 𝑠 2 . H δύναμη της βαρύτητας έχει την μορφή: 1 𝑭 = 𝟎 𝒆 𝒙 +𝟎 𝒆 𝒚 +(−𝒎𝒈) 𝒆 𝒛 = −𝒎𝒈 𝒆 𝒛

Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Πεδίο Βαρύτητας της Γης Zητούμενα Να βρεθεί η συνάρτηση δυναμικού 𝑉. 1

Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Πεδίο Βαρύτητας της Γης Βήμα 1ο Ελέγχω αν η δύναμη 𝐹 είναι συντηρητική για να δω αν ισχύει η σχέση (5): Εύκολα αποδεικνύεται ότι: 𝛁 × 𝑭 = 𝒆 𝒙 𝒆 𝒚 𝒆 𝒛 𝝏 𝝏𝒙 𝝏 𝝏𝒚 𝝏 𝝏𝒛 𝟎 𝟎 −𝒎𝒈 = 𝟎 1 Άρα η δύναμη 𝐹 είναι συντηρητική.

Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Πεδίο Βαρύτητας της Γης Βήμα 1ο Ελέγχω αν η δύναμη 𝐹 είναι συντηρητική για να δω αν ισχύει η σχέση (5): Εύκολα αποδεικνύεται ότι: 𝛁 × 𝑭 = 𝒆 𝒙 𝒆 𝒚 𝒆 𝒛 𝝏 𝝏𝒙 𝝏 𝝏𝒚 𝝏 𝝏𝒛 𝟎 𝟎 −𝒎𝒈 = 𝟎 1 Άρα η δύναμη 𝐹 είναι συντηρητική.

Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Βήμα 2ο Υπολογισμός της Δυναμικής Ενέργειας από την σχέση (5) : F =− 𝛁 𝑽 ⇒ 𝝏𝑽 𝝏𝒙 =𝟎 𝜶 𝝏𝑽 𝝏𝒚 =𝟎 𝒃 𝝏𝑽 𝝏𝒛 =𝒎𝒈 𝒄 𝑽(𝒙,𝒚,𝒛)=𝒎𝒈𝒛+ 𝒄 𝟏 (𝒙,𝒚) ⇒ ⇒ (𝒄) 𝝏𝑽(𝒙,𝒚,𝒛) 𝝏𝒛 =𝒎𝒈 𝒅

Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Βήμα 2ο Αντικαθιστώ την (d) στην (a) κι έχω : ⇒ ⇒ 𝝏𝑽(𝒙,𝒚,𝒛) 𝝏𝒙 =𝟎 𝝏[𝒎𝒈𝒛 + 𝒄 𝟏 𝒙,𝒚 ] 𝝏𝒙 =𝟎 (𝜶) ⇒ 𝝏 𝒄 𝟏 𝒙,𝒚 𝝏𝒙 =𝟎 𝑽(𝒙,𝒚,𝒛)=𝒎𝒈𝒛 + 𝒄 𝟐 (𝒚) Ολοκληρώνω ως προς x κι έχω: 𝒄 𝟏 (𝒙,𝒚)= 𝒄 𝟐 (𝒚) Οπότε: (𝒆)

Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Εφαρμογή 1: Δυναμικό Γήινης Βαρύτητας Βήμα 2ο Αντικαθιστώ την (e) στην (b) κι έχω : ⇒ ⇒ 𝝏𝑽(𝒙,𝒚,𝒛) 𝝏𝒚 =𝟎 𝝏[𝒎𝒈𝒛 + 𝒄 𝟐 𝒚 ] 𝝏𝒚 =𝟎 (𝒃) ⇒ 𝝏 𝒄 𝟐 𝒚 𝝏𝒚 =𝟎 ⇒ 𝒄 𝟐 𝒚 = 𝑽 𝟎 Οπότε η συνάρτηση Δυναμικού είναι: 𝑽 𝒙,𝒚,𝒛 =𝒎𝒈𝒛 + 𝑽 𝟎

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ Τέλος Ενότητας