Μηχανική Στερεών(Β΄Γυμνασίου)

Από Βικιεπιστήμιο
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Τι είναι η Μηχανική;[επεξεργασία]

Η Μηχανική είναι ένας από τους βασικότερους τομείς της Φυσικής. Η πλειοψηφία όσων φαινομένων βλέπουμε είναι θέμα Μηχανικής: το σπρώξιμο ενός κιβωτίου, το φρενάρισμα του αυτοκινήτου, τα φύλλα ενός δέντρου που πέφτουν στο έδαφος. Η Μηχανική ασχολείται με την συμπεριφορά των σωμάτων όταν αυτά υπόκεινται σε δυνάμεις ή μετατοπίσεις και με τα αποτελέσματα που προκαλούν στο περιβάλλον.

Η Βασική έννοια της Φυσικής των Στερεών είναι η έννοια του έργου και της ενέργειας. Τίποτα δεν γίνεται χωρίς την ενέργεια.

Ενέργεια[επεξεργασία]

Ακόμα και σήμερα δεν υπάρχει ακριβής ορισμός της ενέργειας. Η ενέργεια είναι γύρω μας, παντού, αλλά δεν μπορούμε να την ορίσουμε. Το αυτοκίνητο για να κινηθεί χρειάζεται ενέργεια. Ο άνθρωπος για να κινηθεί χρειάζεται ενέργεια. Ένα κιβώτιο χρειάζεται ενέργεια. Ο ήλιος για να λάμψει χρειάζεται ενέργεια. Η φωτιά στο τζάκι για να ανάψει χρειάζεται ενέργεια. Αλλά ο άνθρωπος ακόμα δεν μπορεί να την ορίσει ακριβώς. Συναφής έννοια με αυτή της ενέργειας είναι το έργο. Κάθε φορά που έχουμε μεταβολή της ενέργειας ενός σώματος, προσφέρθηκε ή απορροφήθηκε από το σώμα έργο.

Ορισμός του έργου[επεξεργασία]

Έργο δύναμης που μετατοπίζει το σημείο εφαρμογής της κατά απόσταση είναι το μέγεθος που που ορίζεται από το γινόμενο της δύναμης F επί την μετακίνηση x.

όπου:

  • φ είναι η γωνία που σχηματίζει το διάνυσμα της δύναμης με το διάνυσμα της μετατόπισης του σώματος.
  • F είναι το μέτρο του διανύσματος
  • x είναι το μέτρο του διανύσματος του

ΘΜΚΕ[επεξεργασία]

Το Θεώρημα της Μεταβολής της Κινητικής Ενέργειας, είναι η μαθηματικής έκφραση της παραπάνω πρότασης, ότι το έργο σχετίζεται άμεσα με την μεταβολή της ενέργειας ενός σώματος. Είναι δηλαδή υποπερίπτωση της Αρχή Μεταβολής της Ενέργειας (ΑΔΕ). Η μαθηματική έκφραση του ΘΜΚΕ, είναι η ακόλουθη:

όπου:

  • είναι η Αρχική Κινητική Ενέργεια του σώματος
  • είναι το έργο της συνολικής (συνισταμένης) δύναμης
  • είναι η τελική κινητική ενέργεια του σώματος.

Είναι χρήσιμο να υπενθημίσουμε ότι η κινητκή ενέργεια ενός σώματος μάζας m που κινήται με ταχύτητα είναι

Η ισχύς του παραπάνω νόμου είναι ανεξάρτητη από την κλίμακα των μεγεθών στα οποία αναφερόμαστε. Αυτή είναι η σχέση που μετακινεί τα ηλεκτρόνια από μια τροχιά σε άλλη κάθε φορά που ανάβει μια λάμπα, η ίδια σχέση κάνει τους πλανήτες να περιφέρονται στις συγκεκριμένες τροχιές γύρω από τ'άστρα τους.