Η βασίλισσα ΔΥΝΑΜΗ

Μπορεί κανείς να φυλακιστεί σε ένα δωμάτιο με ξεκλείδωτη πόρτα, αν τυχόν η πόρτα ανοίγει προς τα μέσα και δεν του περνάει απ’ το μυαλό να τραβήξει, αντί να σπρώχνει. Ludwig Wittgenstein (Αντιγραφή από άρθρο του Α.Κασσέτα)

Τα παιδιά σπρώχνουν το αυτοκίνητο Στη φυσική λέμε : Τα παιδιά ασκούν δύναμη στο αυτοκίνητο

Τα βόδια τραβούν το αλέτρι Στη φυσική λέμε : Τα βόδια ασκούν δύναμη στο αλέτρι

Ο Ρεσάλτο κλωτσάει τη μπάλα Στη φυσική λέμε : Ο Ρεσάλτο ασκεί δύναμη στη μπάλα

Η ρακέτα κτυπάει το μπαλάκι Στη φυσική λέμε : Η ρακέτα ασκεί δύναμη στο μπαλάκι

Το μαύρο αυτοκίνητο κτύπησε (τράκαρε)πάνω στο άσπρο, του άσκησε δύναμη και του έκανε ζημιά. Φυσικό φαινόμενο Φυσικό μέγεθος (Για τη περιγραφή του φαινομένου)

Όμως ζημιά έπαθε και το μαύρο αυτοκίνητο, που σημαίνει ότι το άσπρο, όχι μόνο δέχτηκε τη δράση της δύναμης, αλλά άσκησε και αυτό δύναμη στο μαύρο (αντίδραση). Το κάθε σώμα που επιδρά σε άλλο , δέχεται επίδραση από το άλλο. Αλληλεπιδρούν, λέμε στη φυσική.

Μοιάζει να πόνεσε! Γιατί;

Η δύναμη είναι ένα από τα μεγέθη και πολλές φορές το πιο βολικό, για να περιγράψουμε την αλληλεπίδραση των δύο (αλλά και περισσότερων) σωμάτων. Το άλλο μέγεθος, που είναι σε άλλες περιπτώσεις, πιο βολικό για την περιγραφή της αλληλεπίδρασης, είναι η ενέργεια.

Η δύναμη δεν είναι ιδιότητα ενός αντικειμένου όπως είναι η θέση, η ταχύτητα ή η μάζα και ο όγκος του. Τα αντικείμενα δεν έχουν από μόνα τους δύναμη.

Ανάλογα του πόσο μεγάλη είναι η δύναμη που ασκώ στο κουτί, σε ποιο σημείο την ασκώ και προς τα πού, το αποτέλεσμα είναι διαφορετικό.

Ανάλογα του πόσο μεγάλη είναι η δύναμη που ασκώ στο κουτί, σε ποιο σημείο την ασκώ και προς τα πού, το αποτέλεσμα είναι διαφορετικό.

Η δύναμη ανήκει στα μεγέθη που τα λέμε διανυσματικά. Στα διανυσματικά μεγέθη πρέπει να ξέρουμε το μέτρο τους (πόσο μεγάλα είναι - δηλαδή το αποτέλεσμα της μέτρησης τους) και την κατεύθυνση τους (προς τα πού). Τα παριστάνουμε με ένα βέλος που δείχνει το μέτρο τους και την κατεύθυνση τους. Ανάλογα πόσο μεγάλο είναι το μέτρο τους σχεδιάζω και το βελάκι (το διάνυσμα) Τη δύναμη τη συμβολίζουμε με το F (force)

Τι μπορεί να κάνει μια δύναμη; F Η δύναμη που ο άνθρωπος ασκεί στο κουτί μπορεί να αλλάξει την κινητική κατάσταση του κουτιού. (το ακίνητο να το θέσει σε κίνηση)

Η δύναμη που ο τοίχος ασκεί στο αυτοκίνητο μπορεί να αλλάξει την κινητική του κατάσταση. Να το σταματήσει. Στον άνθρωπο δεν ασκείται αντίστοιχη δύναμη και έτσι συνεχίζει να κινείται.

Οι ρακέτες κτυπούν το μπαλάκι και αλλάζουν το μέτρο της ταχύτητας του και την κατεύθυνση της. Η δύναμη που οι ρακέτες ασκούν στο μπαλάκι μπορεί να του αλλάξουν (μεταβάλουν) την κινητική του κατάσταση.

Δύο όμως σώματα αλληλεπιδρούν. Η ακίνητη (ως προς τον πάγκο) μπάλα θα δεχτεί δύναμη από αυτή που κινείται και θα κινηθεί. Δύο όμως σώματα αλληλεπιδρούν. Η ακίνητη μπάλα θα ασκήσει αντίθετη δύναμη, σε αυτή που την κτύπησε και έτσι αυτή που κινούνταν πριν, θα σταματήσει. Οι δυνάμεις που οι μπάλες ασκούν η μία στην άλλη, θα τους αλλάξουν (μεταβάλουν) την κινητική τους κατάσταση.

Τι συμβαίνει; Ο άνθρωπος ασκεί δύναμη στο τοίχο, αλλά ο τοίχος δεν μεταβάλει την κινητική του κατάσταση. Τι συμβαίνει; Ο άνθρωπος ασκεί δύναμη στο μπαλάκι, (όσο χρόνο το κρατάει και το πετάει) και του μεταβάλει την κινητική του κατάσταση.

Αν θα αλλάξει και πως, η κινητική κατάσταση ενός Αν θα αλλάξει και πως, η κινητική κατάσταση ενός σώματος που δέχεται μια δύναμη, εξαρτάται, όχι μόνο από αυτή μόνο τη δύναμη, αλλά από το ΣΥΝΟΛΟ των δυνάμεων που δέχεται. Τα παιδιά αριστερά δεν μπορούν να αλλάξουν την κινητική κατάσταση του σχοινιού, γιατί στο σχοινί ασκείται και δύναμη (ίσου μέτρου) προς τα δεξιά.

Οι δυνάμεις αυτές δεν γίνονται άμεσα αντιληπτές. Ο άνθρωπος δεν μπορεί να αλλάξει την κινητική κατάσταση του κιβωτίου, γιατί στο κιβώτιο ασκούνται και άλλες δυνάμεις (από τη Γη, το άλλο κιβώτιο) και εξουδετερώνουν την δύναμη που ασκεί αυτός. Οι δυνάμεις αυτές δεν γίνονται άμεσα αντιληπτές.

Αν η μεταβολή στη κινητική κατάσταση οδηγήσει σε περιστροφική κίνηση, μας ενδιαφέρει επιπλέον σε ποιο σημείο του σώματος ασκείται η δύναμη. Σε μεγάλη τάξη στο λύκειο πιθανόν να μελετήσετε τέτοια θέματα.

που κατατάσσονται όπως στο σχήμα δίπλα. Ολόκληρος ο «γήινος κόσμος», έγραψε ο Αριστοτέλης, αποτελείται από τέσσερα στοιχεία: φωτιά, αέρα, νερό, γη, που κατατάσσονται όπως στο σχήμα δίπλα. Για τις «φυσικές» κινήσεις ως αίτιο θεωρείται η τάση των αντικειμένων να αναζητούν τη φυσική τους θέση. Π.Χ. μια πέτρα έχει περισσότερο συστατικό το στοιχείο γη και αν την αφήσω ελεύθερη να πέσει θα πάει προς τα κάτω. Αντίθετα ο καπνός έχει αέρα και πυρ και θα πάει προς τα πάνω

«Κάθε κίνηση απαιτεί αίτιο» και Κάθε κίνηση που παραβίαζε τη «φυσική» κίνηση εθεωρείτο «βίαιη». Για τον Αριστοτέλη λοιπόν «Κάθε κίνηση απαιτεί αίτιο» και «ΔΥΝΑΜΗ λέγεται η ΑΙΤΙΑ της ΚΙΝΗΣΗΣ» «είναι αδύνατον να κινείται ένα οποιοδήποτε αντικείμενο χωρίς να ασκείται σε αυτό κάποια δύναμη».

«Η δύναμη δεν δημιουργεί την κίνηση, Σύμφωνα με τον Νεύτωνα: «Δύναμη λέγεται η αιτία της ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ της κίνησης.» «Η δύναμη δεν δημιουργεί την κίνηση, αλλά προκαλεί τις μεταβολές της κίνησης». Αυτό σημαίνει ότι «ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΥΠΑΡΧΕΙ ΚΙΝΗΣΗ ΧΩΡΙΣ ΚΑΜΙΑ ΑΙΤΙΑ». Η κίνηση αυτή θα είναι η ευθύγραμμη ομαλή (η ταχύτητα δεν αλλάζει, παραμένει σταθερή).

Στο μαύρο έχω αλλαγές στο μέτρο της ταχύτητας και στην κατεύθυνση Βλέπετε τις διαδοχικές θέσεις δύο υλικών σημείων σε ίσα χρονικά διαστήματα. Στο μαύρο έχω αλλαγές στο μέτρο της ταχύτητας και στην κατεύθυνση που τις προκαλεί κάποια δύναμη. Στο κόκκινο δεν έχω αλλαγές. Δεν υπάρχει (συνολική) δύναμη.

Ποιος έχει δίκιο; ο Νεύτωνας Βέβαια μην ξεχνάμε ότι η δύναμη δεν έχει νόημα χωρίς σώματα. Αιτία για την αλλαγή της κινητικής κατάστασης ενός σώματος είναι οι δράσεις άλλων σωμάτων που τις εκφράζουμε με το φυσικό μέγεθος δύναμη.

Κάνε κλικ στην εικόνα και παίξε on line η κατέβασε την προσομοίωση https://phet.colorado.edu/el/simulation/legacy/forces-and-motion

Να αλλάξουν (μεταβάλουν) την γεωμετρία του. Τι άλλο μπορούν να κάνουν οι δυνάμεις εκτός του να αλλάξουν την κινητική κατάσταση ενός σώματος; Να αλλάξουν (μεταβάλουν) την γεωμετρία του. Δηλαδή να το παραμορφώσουν.

Ο αέρας ασκεί δύναμη στα πανιά , τα φουσκώνει, τα παραμορφώνει αλλά ταυτόχρονα μεταβάλει και την κινητική τους κατάσταση.

Το δάπεδο ασκεί δύναμη στις μπάλες, τις παραμορφώνει, αλλά, ταυτόχρονα μεταβάλει και την κινητική τους κατάσταση. Λόγω της μικρής διάρκειας του φαινομένου της παραμόρφωσης, δεν γίνεται αντιληπτό από τις αισθήσεις μας.

Από τις παραμορφώσεις που προκαλούν οι δυνάμεις, θα ασχοληθούμε μόνο με την επιμήκυνση που μπορούν να προκαλέσουν σε ένα ελατήριο. Η επιμήκυνση του ελατηρίου είναι εύκολα μετρήσιμη, και έτσι εύκολα μπορούμε να μετρήσουμε δυνάμεις. Σήμερα θέματα παραμορφώσεων από δυνάμεις συναντούν μόνο οι μαθητές σε μερικές ειδικότητες των ΕΠΑΛ.

ελαστικών παραμορφώσεων Νόμος του Hook ή ελαστικών παραμορφώσεων Η επιμήκυνση (ή, η συσπείρωση, ή γενικά η παραμόρφωση) ενός ελατηρίου είναι ανάλογη με τη δύναμη που ασκείται σ’ αυτό. (Σε κάθε ελατήριο υπάρχει ένα εύρος δυνάμεων που ικανοποιούν το νόμο) Την παραπάνω ιδιότητα των ελατηρίων την εκμεταλλευόμαστε στην κατασκευή οργάνων μέτρησης δυνάμεων: των δυναμόμετρων

Κάνε κλικ στην εικόνα και παίξε on line η κατέβασε την προσομοίωση https://phet.colorado.edu/el/simulation/mass-spring-lab Κάνε κλικ στην εικόνα και παίξε on line

Μέτρηση δύναμης με δυναμόμετρο Κάθε ένα δυναμόμετρο έχει διαφορετικό ελατήριο. (διαφορετική σκληρότητα)

Όταν μια δύναμη μπορεί να μεταβάλει το μέτρο της Η μονάδα δύναμης στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (S.I.) ονομάζεται Νιούτον (Newton) και συμβολίζεται με το Ν 1Ν= η δύναμη να σηκώσεις το μήλο Όταν μια δύναμη μπορεί να μεταβάλει το μέτρο της ταχύτητας ενός σώματος με μάζα 1Kg, κατά 1m/s, σε κάθε δευτερόλεπτο, τότε η δύναμη είναι 1Ν. t=0 s , u=5m/s 1kg F=1N t=1 s , u=6m/s 1kg F=1N t=2 s , u=7m/s 1kg F=1N

Στα πλαίσια του μαθήματος δεν είναι υποχρεωτικό να (Από το βιβλίο σου) Το μέτρο της δύναμης ισούται με το μήκος του διανύσματος, αν αυτό σχεδιαστεί με κατάλληλη κλίμακα. Εάν διαλέξουμε 1 cm να αντιστοιχεί σε 1 Ν, τότε η δύναμη 8 Ν παριστάνεται από διάνυσμα μήκους 8 cm Στα πλαίσια του μαθήματος δεν είναι υποχρεωτικό να σχεδιάζεις με κλίμακα . Όμως είναι σωστό, αν σχεδιάσεις δυο δυνάμεις 10Ν και 20Ν, αντίστοιχα, τότε και τα βελάκια να μοιάζουν το ένα διπλάσιο από το άλλο. F1=10Ν F2=20Ν