Θα ήθελα να ρωτήσω για μία συμβουλή ως προς το σχεδιασμό δυνάμεων σε μια συγκεκριμένη άσκηση(Πανελλαδικές 2010 θέμα δ πηγή:
https://www.kelafas.gr/themata.html?filename=2010/eniaio/fys_kat_10_e.pdf
Για το σχεδιασμό των δυνάμεων στο τελευταίο ερώτημα του συγκεκριμένου θέματος κάνω τον εξής συλλογισμό:Ο δίσκος υπό την επίδραση της βαρύτητας έχει την τάση να κινηθεί προς τα κάτω,ωστόσο η ράβδος ως σώμα παρουσιάζει αδράνεια,επιθυμώντας να διατηρήσει την υπάρχουσα κατάστασή της(ακίνητη) οπότε αντιτίθεται στην κίνηση του δίσκου ασκώντας μία δύναμη με φορά προς τα πάνω,παράλληλη του πλαγίου επιπέδου.Ομοίως,ο δακτύλιος έχει την τάση να κινηθεί όπως και ο δίσκος προς τα κάτω συνεπώς η σανίδα θα «κοντράρει» ασκώντας μία δύναμη με φορά προς τα πάνω ξανά του κεκλιμένου επιπέδου.
Αν εξαιρέσουμε το γεγονός ότι είναι αβαρής η ράβδος(άρα ΣF=ο οπότε θα μου «έκοβε» να τις βάλω τις δυνάμεις να αλληλοαναιρούνται)μπορείτε να μου πείτε που ο συλλογισμός μου έχει λάθος,οπότε αν καλούμουν να τον εφαρμόσω στη πράξη π.χ αν εξεταζόμουν στις πανελλαδικές του 2010 θα με «κρεμούσε»;
Παρότι δεν είμαι φυσικός, αλλά απλώς περσινός υποψήφιος, θα πω τη γνώμη μου για το πώς θα προσέγγιζα εγώ το θέμα:
Κατ αρχήν η ράβδος, σύμφωνα με την εκφώνηση, είναι αμελητέας μάζας, δηλαδή δε λαμβάνω υπόψη μου τη μάζα της. Συνεπώς, δεν έχει νόημα να μιλήσω για αδράνεια της ράβδου. Επίσης γι αυτό που είπες με τις δυνάμεις που αλληλοαναιρούνται:
σε ρωτάει για τις δυνάμεις που ασκούνται από τη ράβδο στα σώματα, όχι από τα σώματα στη ράβδο!(εκτός αν μιλάς για τις δυνάμεις δράσης-αντίδρασης, αλλά δε σε ρωτάει αυτό). Δε νομίζω πως είναι το πρόβλημα η τάση της ράβδου να διατηρήσει την κινητική της κατάσταση. Αν ήταν π.χ. από κάτω ο δακτύλιος και από πάνω ο δίσκος, η δύναμη θα ήταν προς τα πάνω στο δίσκο και προς τα κάτω στο δακτύλιο. Άρα, δε θα ίσχυε η λογική που προτείνεις... Για να καταλάβεις τι εννοώ, σου λέω πώς θα το σκεφτόμουν εγώ αν ήμουν υποψήφιος του 2010:
Σε προηγούμενο ερώτημα(Δ2) έχω βρεί πως η επιτάχυνση του δίσκου θα ήταν μεγαλύτερη από αυτή του δακτυλίου, αν και τα δύο σώματα έκαναν κύλιση χωρίς ολίσθηση στο ίδιο κεκλιμένο επίπεδο, ανεξάρτητα μεταξύ τους. Αν, τώρα, τα συνδέσω μέσω μίας ράβδου, τότε δημιουργώ ένα σύστημα, του οποίου τα <<συστατικά>>(δίσκος,δακτύλιος,ράβδος) έχουν κοινή ταχύτητα και επιτάχυνση. Συνεπώς, η ράβδος τείνει να <<επιταχύνει>> το δακτύλιο και να <<επιβραδύνει>> το δίσκο, έτσι ώστε να αποκτήσουν κοινή επιτάχυνση. Έτσι η F1 που ασκείται από τη ράβδο στο δίσκο έχει φορά προς τα πάνω(αντίθετη προς την κίνηση του δίσκου), ενώ η F2 που ασκείται από τη ράβδο στο δακτύλιο έχει φορά προς τα κάτω(ίδια με αυτή της κίνησης του δακτυλίου). Από τις εξισώσεις Στ=Ι*αγων για δίσκο και δακτύλιο, και δεδομένου ότι έχουν ίδια γωνιακή επιτάχυνση(αφού έχουν ίδια ακτίνα και ίδια acm) βρίσκεις ότι η στατική τριβή του δακτυλίου είναι διπλάσια της στατικής τριβής του δίσκου. Έπειτα, αν χρησιμοποιήσεις αυτό το δεδομένο στις εξισώσεις ΣF=M*acm για δίσκο και δακτύλιο, και τις προσθέσεις κατά μέλη, θα βρείς F1=F2, δηλαδή ότι κατά απόλυτη τιμή είναι ίσες. Επομένως, έχεις όλες τις πληροφορίες για να τις σχεδιάσεις...
