Απορία στην φυσική σχετικά με ισορροπία και ταλαντώσεις

Giannismsn

Νεοφερμένο μέλος

Ο Giannismsn αυτή τη στιγμή είναι συνδεδεμένος. Είναι 21 ετών. Έχει γράψει 32 μηνύματα.
Καλησπέρα, μια απορία για όποιον γνωρίζει κάποια καλή μεθοδολογία για το εξής πρόβλημα:

Στις ασκήσεις ισορροπίας ράβδου που υπάρχει και ελατήριο με ταλαντούμενο σώμα και κάποια άλλη δύναμη (π.χ. άξονα) και αναζητώ την δύναμη άξονα συναρτήσει της απομάκρυνσης Χ, υπάρχει κάποιος τρόπος που να βγαίνει ΠΑΝΤΑ σωστό το αποτέλεσμα;

Πάντα ελέγχω το πώς θα αντικαταστήσω την Fελ' στις ροπές με την φυσική του σημασία δηλαδή αν το ταλαντούμενο σύστημα κρέμεται από την ράβδο θα πρέπει η δύναμη του άξονα να είναι μέγιστη στην μεγαλύτερη επιμήκυνση του ελατηρίου, αλλά υπάρχει τρόπος να βγαίνει πάντα σωστό χωρις να χρειαζεται να το ελεγχω και να αλλαζω αν χρειαστει το προσημο;









 
Εχω ακούσει τον εξής τρόπο: Να μην αλλάζω το πρόσημο όταν βρίσκω Fελ δηλαδή να λέω Fελ'=Fελ = συναρτήσει του χ και να κάνω ισορροπία βάζοντας την Fελ όπως είνα απλά με πρόσημο ανάλογα την ροπή, υποπτεύομαι οτι πίσω από αυτόν τον τρόπο κρύβεται το οτί θεωρώ θετική φορά την ροπή που θα δημιουργούσε η Fελ αν ασκούταν (και οχι η Fελ').

Σε αυτόν τον τρόπο κολλάω στο γεγονός ότι η Fελ' όταν πάω να κάνω την ισορροπία εξαρτάται αποκλειστικά από το αν θα σχεδιάσω στην τυχαία θέση ταλάντωσης το σώμα πάνω ή κάτω από την θέση φυσικού μήκους! Και στις δύο περιπτώσεις η φορά η θετική είναι η ίδια άρα η εκφραση της Fελ είναι ίδια αλλά αλλάζει το πρόσημο στις ροπές

Σε κανένα βοήθημα δεν βρίσκω καν εξήγηση για όλα αυτά και μου κάνει εντύπωση, πιθανόν να μην μπει ποτέ πανελλαδικές γιατί ακόμα και το 24 που μπήκε στις επαναλληπτικες μελετούσε μόνο όταν Fελ = 0 στην θέση φυσικού μήκους
 
Τελευταία επεξεργασία:
Δεν υπαρχει καποιος κανονας ...διαισθηση και συμφωνια ειναι.
Οποτε εσυ δες ποια ειναι η δυναμη μου θα εκκινησει την ταλαντωση και παρτην με μειον.
Αλλα οκ και με μειον να μην σου βγει ...εξισωση εχεις οποτε πολλαπλασιασε οπως εχεις δικαιωμα καθε ορο με το -1 και θα παρεις αυτο που ζητανε.
Κοιτα να δεις ο τροπος με τον οποιο αποδεικνύετε την ταλαντωση ειναι μονο για την Γ λυκειου και τις πανελληνιες και φυσικα πρεπει να τον ακολουθησεις.
Μετα στο πανεπιστημιο παει αυτος ο τροπος... εκει θα πρεπει να βρεις την διαφορικη εξισωση της κινησης που αποδεικνυει οτι ειναι ταλαντωση.
Αμα θες μπορω να σου βαλω εδω μια απλη λυμενη ασκηση ταλαντωσης πανεπιστημιου να δεις ... δεν θελω ομως να σε μπερδεψω
 
Δεν υπαρχει καποιος κανονας ...διαισθηση και συμφωνια ειναι.
Οποτε εσυ δες ποια ειναι η δυναμη μου θα εκκινησει την ταλαντωση και παρτην με μειον.
Αλλα οκ και με μειον να μην σου βγει ...εξισωση εχεις οποτε πολλαπλασιασε οπως εχεις δικαιωμα καθε ορο με το -1 και θα παρεις αυτο που ζητανε.
Κοιτα να δεις ο τροπος με τον οποιο αποδεικνύετε την ταλαντωση ειναι μονο για την Γ λυκειου και τις πανελληνιες και φυσικα πρεπει να τον ακολουθησεις.
Μετα στο πανεπιστημιο παει αυτος ο τροπος... εκει θα πρεπει να βρεις την διαφορικη εξισωση της κινησης που αποδεικνυει οτι ειναι ταλαντωση.
Αμα θες μπορω να σου βαλω εδω μια απλη λυμενη ασκηση ταλαντωσης πανεπιστημιου να δεις ... δεν θελω ομως να σε μπερδεψω
Καλησπερα, δεν αναφέρομαι στα πρόσιμα της Fελ εκεί έχω αποδεχτεί ότι στη Γ'λυκειου πρεπει να βρισκω αλγεβρική τιμή οπότε δεν της πειράζω το πρόσιμο και θεωρώ οτι η συνισταμένη είναι η δύναμη επαναφοράς οπότε -Dx κτλ κτλ

Το πρόβλημα μου είναι τι γίνεται όταν αυτή η Fελ που ασκέιται και στο στήριγμα του ελατηρίου, προκαλεί ροπή σε κάποιο στερεό.

Έχω βρει δύο μεθοδολογίες εδώ,
η μία είναι να βρίσκω το μέτρο της |Fελ'| =|Fελ| και να κάνω κανονικά ροπές στο στερεό, η Fελ' θα εχει φορά αντίθετη της θετικής φοράς άρα θεωρητικά θα ήταν -(-Fελ) και εκεί καταλαβαίνω πλήρως της φυσική σημασία

η άλλη μεθοδολογία όμως είναι να βρίσκω την αλγεβρική τιμή της Fελ' = -Fελ και να ακολουθώ την συμβατική θετική φορά των ροπών ΑΛΛΑ εδώ προκύπτει το πρόβλημα: πώς θα ξέρω αν στην Fελ' θα βάλω - ή + στις ροπές αφού δεν έχει νόημα να την σχεδιάσω αφού είναι μεταβαλόμενη η φορά, δεν έχω λάβει σαφή απάντηση για την δεύτερη μεθοδολογία και ολοι μου λενε να ακολουθώ την πάνω αλλά έχω φάει τρελό σκάλωμα
 
Τελευταία επεξεργασία:
Η εξήγηση που μπορώ να σου δώσω εγώ είναι με το εξωτερικό γινόμενο διανυσμάτων που δεν έχετε διδαχθεί. Ξέρεις ότι αν πάρω δύο διάνυσμα α και β και τα πολλαπλασιάσω θα μου δώσει σαν αποτέλεσμα έναν αριθμό. Αυτό είναι το εσωτερικό γινόμενο και ισχύει η αντιμεταθετικη ιδιότητα. Στο εξωτερικό γινόμενο( συμβολίζεται α x β, δεν βάζω τελίτσα, αλλά το σύμβολο του πολλαπλασιασμού)πολλαπλασιάζω δύο διανυσματα και το αποτέλεσμα είναι διάνυσμα. Εδώ ΔΕΝ ισχύει η αντιμεταθετικη ιδιότητα. Η ροπή σαν φυσικό μέγεθος εξ ορισμού είναι ένα εξωτερικό γινόμενο διανυσμάτων. Του μοχλοβραχιονα και της δύναμης. Στην φωτογραφία σου έχω μια εξήγηση δεδομένου ότι η F'ελ=Fελ
 

Συνημμένα

  • IMG_20260324_181401.jpg
    IMG_20260324_181401.jpg
    1,8 MB · Εμφανίσεις: 12
Η άλλη μεθοδολογία όμως είναι να βρίσκω την αλγεβρική τιμή της Fελ' = -Fελ και να ακολουθώ την συμβατική θετική φορά των ροπών ΑΛΛΑ εδώ προκύπτει το πρόβλημα: πώς θα ξέρω αν στην Fελ' θα βάλω - ή + στις ροπές αφού δεν έχει νόημα να την σχεδιάσω αφού είναι μεταβαλόμενη η φορά, δεν έχω λάβει σαφή απάντηση για την δεύτερη μεθοδολογία και ολοι μου λενε να ακολουθώ την πάνω αλλά έχω φάει τρελό σκάλωμα
Πας να εφαρμόσεις δύο διαφορετικές προσεγγίσεις που δεν μπορούν να συνυπάρξουν ταυτόχρονα χωρίς να χαλάνε την συνέπεια των μαθηματικών. Η ροπή εξαρτάται απο την δύναμη. Άπαξ και θεωρήσεις πως :

Fελ = -kx , με το χ να παίρνει την αλγεβρική τιμή του κάθε στιγμή,

τότε η μεταβολή του πρόσημου και συνάμα η μεταβολή της φοράς της δύναμης έχει περάσει ΗΔΗ μέσα στην ροπή. ΔΕΝ χρειάζεται να αναρωτηθείς λοιπόν "τι πρόσημο πρέπει να βάλω τώρα στην ροπή ;".

Εσύ το ΜΟΝΟ που οφείλεις να κάνεις είναι να "βαφτίσεις" ως θετική ή αρνητική(επιλέγεις ο,τι θες) την φορά περιστροφής που θα προκαλούσε μια θετική δύναμη(όπως την έχεις ορίσει, ανάλογα τι βάφτισες θετική φορά). Και αυτό το κάνεις στην ουσία ώστε να έχει φυσικό νόημα η "θετική" ή η "αρνητική" ροπή. Να ξέρεις δηλαδή προς τα που τείνει να περιστραφεί το σώμα στον φυσικό κόσμο. Αυτό είναι το μόνο που σε ενδιαφέρει γιατί είναι το μόνο που εσύ και ένας φίλος σου θα παρατηρούσατε. Μπορεί ο ένας να έβρισκε θετική ροπή και ο άλλος αρνητική, ανάλογα πως είχατε βαφτίσει τις φορές, αλλά αποκλείεται ο ένας να έβλεπε το ίδιο σώμα να περιστρέφεται δεξιόστροφα και ο άλλος αριστερόστροφα.

Γενικά πρέπει να διαχωρίσεις το εξής στο μυαλό σου το εξής :
Όταν λέμε πως Fελ = -kx ως αλγεβρική σχέση, πρακτικά έχεις τελειώσει, ο φυσικός νόμος είναι σωστός πάντα και δεν χρειάζεται να παρακολουθείς το σχήμα για να βάζεις πρόσημο. Αρκεί να σου λέει κάποιος που βρίσκεται το σώμα βάσει του σημείου αναφοράς και της υπόθεσης που έχεις κάνει για τις φορές. Δες ένα παράδειγμα :

Περίπτωση Α)
Υπέθεσε θετική την προς τα δεξιά φορά.
Εαν το σώμα βρίσκεται δεξιά του σημείου αναφοράς(το ορίζεις ως το x = 0), δηλαδή x > 0 :
Fελ = -kx < 0
Το ελατήριο τραβάει προς τα αριστερά δηλαδή, το οποίο βγάζει απόλυτο νόημα.

Αν το σώμα βρίσκεται αριστερά του σημείου αναφοράς, δηλαδή x < 0 :
Fελ = -kx > 0
Το ελατήριο τραβάει προς τα δεξιά.

Περίπτωση Β)
Υπέθεσε τώρα ως αρνητική την προς τα δεξιά φορά.
Εαν το σώμα βρίσκεται δεξιά του σημείου αναφοράς, δηλαδή x < 0 :
Fελ = -kx > 0
Το ελατήριο τραβάει προς την θετική φορά, δηλαδή προς τα αριστερά.

Εαν το σώμα βρίσκεται αριστερά του σημείου αναφοράς, δηλαδή x > 0 :
Fελ = -kx < 0
Το ελατήριο τραβάει προς την αρνητική φορά, δηλαδή προς δεξιά.

Πρόσεξε πως τα πρόσημα, τι όρισα ως θετική και αρνητική φορά δεν είχε ΚΑΜΙΑ σημασία.
Σε όλες τις περιπτώσεις εαν το σώμα βρισκόταν δεξιά του σημείου αναφοράς δέχεται μια δύναμη προς τα αριστερά. Ομοίως όταν είναι αριστερά του σημείου αναφοράς δέχεται μια δύναμη προς τα δεξιά.

Αυτό οφείλεται στο ο,τι το "-" στην αρχική σχέση κωδικοποιεί το εξής σημαντικό :
"Όποια και αν είναι η φορά τους διανύσματος θέση του σώματος, η δύναμη θα έχει αντίθετη φορά".

Το μείον δεν περιγράφει φορά στην εξίσωση αυτή...περιγράφει την σχέση που έχει το διάνυσμα της δύναμης με αυτό της θέσης.

Δεν ξέρω εαν σε βοήθησα κάπως ή εαν σε μπέρδεψα παραπάνω αλλά το ρεζουμέ της υπόθεσης είναι πως δεν πρέπει να σκέφτεσαι όπως σε προηγούμενες τάξεις που έπρεπε να κυνηγάς τα πρόσημα απο το σχήμα. Άπαξ και εντοπίσεις σωστά την σχέση μεταξύ δύο μεγεθών, βάσει των νόμων της φυσικής, δεν χρειάζεται να ανησυχείς για τα πρόσημα. Αυτά θα είναι κάθε χρονική στιγμή σωστά και σε συμφωνία μεταξύ τους παρόλλο που μεταβάλλονται οι φορές των σωμάτων με τον χρόνο στον φυσικό κόσμο.
 
Τελευταία επεξεργασία:

Χρήστες Βρείτε παρόμοια

Back
Top