ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΜΕ ΤΗ ΔΥΝΑΜΗ D’ ALAMBER
ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΜΕ ΤΟ ΜΠΑΛΟΝΙ.
Σ’ ένα λεωφορείο, ένα παιδάκι που στέκεται όρθιο, κρατάει ένα μικρό μπαλόνι γεμάτο με ήλιο, από αυτά που αν τα αφήσουμε ελεύθερα ανεβαίνουν προς τα πάνω. Το λεωφορείο πατάει ξαφνικά φρένο. Το παιδάκι όπως και όλοι οι επιβάτες, λόγω της αδράνειας, εκτινάσσονται προς τα μπρος. Μόνο το μπαλόνι, σαν να αψήφησε το νόμο της αδράνειας κινήθηκε προς τα πίσω. Γιατί άραγε;.
Όταν τέθηκε το πρόβλημα πολλοί αμφισβήτησαν το αποτέλεσμα. Η πραγματοποίηση βέβαια του πειράματος εκείνη τη στιγμή ήταν αδύνατη. Που να βρεις μπαλόνι από ήλιο ή γκάζι. Ευτυχώς ως από μηχανής Θεός την κατάλληλη στιγμή ήλθε η έμπνευση. Βρήκαμε ένα απλό πείραμα που αναπαράγει το παραπάνω. Γεμίσαμε ένα μπουκάλι διαφανές από νερό ή από κόκα-κόλα με νερό. Στη συνέχεια με μια βελόνα τρυπήσαμε το καπάκι, περάσαμε μια κλώστη που στην άκρη της συνδέσαμε ένα μικρό φελλό. Μετά βιδώσαμε το καπάκι και γυρίσαμε ανάποδα το μπουκάλι. Είχαμε φτιάξει ένα μπαλόνι από ήλιο, αφού ο φελλός λόγω της άνωσης πάει προς τα πάνω και κρατιέται από τη κλωστή. Κινήσαμε με το χέρι μας το μπουκάλι και το σταματήσαμε απότομα. Ο φελλός κινήθηκε προς τα πίσω σε σχέση με το μπουκάλι. Αν επιταχύνουμε απότομα το μπουκάλι, θα παρατηρήσουμε το φελλό να κινείται προς τα μπρος!
Η ερμηνεία του φαινομένου είναι αρκετά εύκολη αν πάρουμε σύστημα αναφοράς το λεωφορείο. Ας ψάξουμε τη νέα θέση ισορροπίας. Στο μπαλόνι ασκούνται τέσσερις δυνάμεις. Το βάρος, η άνωση, η τάση του νήματος και η δύναμη D’ Alamber. Οι τέσσερις αυτές δυνάμεις πρέπει να έχουν συνισταμένη μηδέν, αφού το μπαλόνι τελικά θα ισορροπήσει ως προς το λεωφορείο. Αφού ως γνωστό η δύναμη D’ Alamber είναι προς τα δεξιά, η συνισταμένη της δύναμης αυτής και του βάρους είναι προς τα δεξιά. Έτσι η νέα βαρυτική επιτάχυνση θα είναι προς τα δεξιά. Άρα η άνωση, η οποία έχει πάντα φορά αντίθετη της βαρυτικής επιτάχυνσης, θα πρέπει να είναι προς τ’ αριστερά. έτσι προς τ’ αριστερά θα πρέπει να ισορροπήσει και το μπαλόνι.
http://postimage.org/image/1g8efeqn8/ΑΔΡΆΝΕΙΑ
http://www.youtube.com/watch?v=fLLxU2mqb0UΤα πράγματα είναι τεμπέλικα. Όταν είναι ακίνητα τους αρέσει να παραμένουν ακίνητα.
Όταν κινούνται τους αρέσει να κινούνται. Αυτή την τεμπελιά, την ονομάζουμε ΑΔΡΆΝΕΙΑ.
Για να κινηθούν ή να σταματήσουν να κινούνται, χρειάζεται η επιβολή μιας δύναμης.
Σε ένα φέρον οργανισμό ( σκελετό οικοδομής ) η αδράνειά του, προκαλείτε από την δύναμη μετακίνησης που του επιβάλει ο σεισμός. Αυτή η δύναμη επιβολής του σεισμού, είναι πότε οριζόντια, πότε κάθετη, και άλλοτε υπό κλίση, και πάντα μεταβαλλόμενης
κατεύθυνσης.
Όταν η επιβαλλόμενη δύναμη του σεισμού προς τον φέροντα είναι οριζόντια, αυτός αντιδρά κατά την αντίθετη κατεύθυνση λόγο τεμπελιάς.
Όταν όμως η δύναμη του σεισμού αλλάζει κατεύθυνση, ο φέροντας του αρέσει να κινείται κατά την αρχική του τροχιά.
Οπότε τα στοιχεία ( κολόνες ) προσπαθούν να επιβάλουν οριζοντίως στον φέροντα δύο δυνάμεις.
Την δύναμη κίνησης, και την δύναμη για να σταματήσουν να κινούνται.
ΣΧΉΜΑ ΜΑΖΑΣ
Όπως είπαμε, τα πράγματα είναι τεμπέλικα. Όταν είναι ακίνητα τους αρέσει να παραμένουν ακίνητα.
Όταν κινούνται τους αρέσει να κινούνται. Αυτή την τεμπελιά, την ονομάζουμε ΑΔΡΆΝΕΙΑ.
Για να κινηθούν ή να σταματήσουν να κινούνται, χρειάζεται η επιβολή μιας δύναμης.
Το σχήμα της μάζας, είναι ένας από τους λόγους που επιδρά στο κατά πόσο μεγάλη η μικρή πρέπει να είναι η δύναμη ώστε να μετακινηθεί ή να σταματήσει η μάζα.
Π.Χ ένα τόπι κινείται με μικρότερη δύναμη από ότι ένα παραλληλόγραμμο, με την ίδια μάζα.
Το τόπι όμως είναι το μόνο σχήμα που ενώ κινείται με μικρή δύναμη, σταματά πιο δύσκολα από ότι το παραλληλόγραμμο.
Αυτό συμβαίνει διότι κατά την διαδρομή της μάζας πάνω στην επιφάνεια της Γης μεσολαβούν και άλλες δυνάμεις, οι οποίες επιβραδύνουν ένα σώμα.
Αυτές οι δυνάμεις επιβράδυνσης εξαρτώνται από το σχήμα του εδάφους, το σχήμα της ενεργής μάζας, το βάρος της μάζας, την αντίσταση του αέρα, από τα εμπόδια, την επαφή, οπότε και τριβή των δύο σωμάτων,κ.λ.π.
ΚΈΝΤΡΟ ΒΆΡΟΥΣ.
Όπως το σχήμα μιας μάζας, έτσι και το κέντρο βάρους της μάζας επηρεάζει την κίνηση.
Σε μάζες ομοιογενείς, και συμπαγή, το κέντρο βάρους τους το βρίσκουμε από τις τέμνουσες διαγόνιες.
Σε έναν ισόπλευρο κύβο το κέντρο βάρους του είναι στο κέντρο της μάζας, και οι διαγώνιες του μαζί με τις τέμνουσες, σχηματίζουν τέσσερις ισοσκελή τετράπλευρες νοητές πυραμίδες.
Σε μία επιτάχυνση του σεισμού, θα υπάρξει διαφορά φάσης μεταξύ της βάσης του και του εδάφους.
Αυτό συμβαίνει διότι το κέντρο βάρους του συμπαγούς κύβου είναι πολύ χαμηλό, και οι αντίρροπες ροπές ισορροπούν, και ότι ισορροπεί δεν παράγει έργο.
Οπότε θα υπάρξει μόνον διαφορά φάσεις μεταξύ εδάφους και βάσεως του κύβου, για έναν λόγο
Ασύνδετα υλικά.
ΡΟΠΕΣ
Είπαμε ότι...Σε μάζες ομοιογενείς, και συμπαγή, το κέντρο βάρους τους το βρίσκουμε από τις τέμνουσες διαγόνιες.
Ακόμα είπαμε ότι...Σε έναν ισόπλευρο κύβο το κέντρο βάρους του είναι στο κέντρο της μάζας, και οι διαγώνιες του μαζί με τις τέμνουσες, σχηματίζουν τέσσερις ισοσκελή τετράπλευρες νοητές πυραμίδες.
Ακόμα ότι...Σε μία επιτάχυνση του σεισμού, θα υπάρξει διαφορά φάσης μεταξύ της βάσης του και του εδάφους.
Αυτό συμβαίνει διότι το κέντρο βάρους του συμπαγούς κύβου είναι πολύ χαμηλό, και οι αντίρροπες ροπές ισορροπούν, και ότι ισορροπεί δεν παράγει έργο.
Τι γίνετε όμως όταν ένα σώμα δεν είναι ισοσκελής κύβος αλλά είναι ένα όρθιο παραλληλόγραμμο όπως είναι οι κολόνες?
α) Αντιδρούν το ίδιο με τον κύβο, ή χρειάζονται μικρότερη δύναμη για να μετακινηθούν?
β) Θα υπάρξει διαφορά φάσης μεταξύ εδάφους και βάσεως?... ή μήπως όχι?
γ) Τι γίνεται με το όρθιο παραλληλόγραμμο? Έχει το ίδιο κέντρο βάρους με τον κύβο?
δ) Τι δημιουργεί το ψιλό κέντρο βάρους, και πια είναι η διαφορετική αντίσταση της βάσεως του κύβου και του όρθιου παραλληλόγραμμου?
ε) Τι γίνετε με τα πρόσθετα φορτία τις πλάκας που πατάει στην κολόνα?
ζ) Δημιουργείται μοχλός στρέψης στην κολόνα? ...αν ναι σε πιο σημείο βρίσκετε το υπομόχλιο, και πως αναλύετε το διάγραμμα δυνάμεων?
ΑΠΑΝΤΉΣΕΙΣ
α) Αντιδρούν το ίδιο με τον κύβο, ή χρειάζονται μικρότερη δύναμη για να μετακινηθούν?
Φυσικά και χρειάζονται μικρότερη.
Μόνο που αυτή η δύναμη, δεν θα μετατραπεί σε δύναμη οριζόντια ( τριβής μεταξύ εδάφους βάσεως ) αλλά σε υπομόχλια ροπή.
β) Θα υπάρξει διαφορά φάσης μεταξύ εδάφους και βάσεως?... ή μήπως όχι?
Φυσικά όχι...όπου υπάρχει ροπή υπάρχει έκκεντρη δύναμη. Το υπομόχλιο είναι το έδαφος, και η κολόνα ο μοχλός.
γ) Τι γίνεται με το όρθιο παραλληλόγραμμο? Έχει το ίδιο κέντρο βάρους με τον κύβο?
Αν είναι το ιδικό βάρος τους το ίδιο, καθώς και η μάζα τους, τότε το όρθιο παραλληλόγραμμο έχει το κέντρο βάρους πιο ψιλά.
δ) Τι δημιουργεί το ψιλό κέντρο βάρους, και πια είναι η διαφορετική αντίσταση της βάσεως του κύβου και του όρθιου παραλληλόγραμμου?
Ας κάνουμε λίγους στατικούς συλλογισμούς.
Αν έχουμε μία έλικα αεροπλάνου, το υπομόχλιο είναι ο άξονας, και ο μοχλός έχει μήκος που εκτείνεται από τον άξονα, μέχρι το σημείο που του εξασκούμε κάποια δύναμη για να γυρίσει.
Όσο πιο μακριά από το υπομόχλιο εξασκήσουμε την δύναμη, τόσο και λιγότερη δύναμη χρειαζόμαστε για να γυρίσει.
Εδώ βλέπουμε την σχέση που έχουν τα γρανάζια στο κιβώτιο ταχυτήτων.
Τώρα ας πάμε να εξετάσουμε γιατί στον κύβο έχουμε διαφορά φάσης με το έδαφος, ενώ στο όρθιο παραλληλόγραμμο ( κολόνα )
έχουμε ροπή και έκκεντρο δύναμη.
Όπως βλέπουμε στο σχήμα ( 2 )
http://postimage.org/image/52uz57l0/ κατά την επιτάχυνση του εδάφους ( Θ ) υφίσταται η αδράνεια ( Η ) με υπομόχλιο την γωνία πλησίον της δύναμης ( Λ )
Αν αυτό το σχήμα ήταν ισόπλευρος κύβος, τότε η έκκεντρος δύναμη θα είχε μήκος ακτίνας από την γωνία ( Λ ) μέχρι την γωνία που είναι πλησίον της γωνίας ( Θ ).
Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα μικρότερη φυγόκεντρο δύναμη, διότι η ακτίνα ( βάση ) της φυγόκεντρου δεν είναι μεγαλύτερη από το ύψος του κύβου.
Κατ αυτόν τον τρόπο, δεν έχουμε υπομόχλιο, αλλά διαφορά φάσης.
Αν όμως το σχήμα είναι όρθιο παραλληλόγραμμο όπως η κολόνα, τότε λόγο μικρότερης βάσης, οπότε και μικρότερης αντίστασης του εδάφους,....και λόγο του ότι η ακτίνα της φυγόκεντρου ( Λ ,Η ) είναι μεγαλύτερη της βάσης, ( Λ , Θ ), η επιπλέον αυτή μάζα που είναι μεγαλύτερη από την διάσταση της βάσης, δημιουργεί την ροπή.
Αυτήν την ροπή που δημιουργεί η επιπλέον μάζα, είναι η δύναμη που χρειάζεται να αντισταθμίσω με την κάθετη δύναμη που εξασκώ με τον ελκυστήρα.
Ακόμα, λόγο προέντασης, μηδενίζουμε την διαφορά φάσης της επιφανείας του εδάφους με την βάση.
Για τους λόγους αυτούς που ανέφερα, χρειάζομαι η μέθοδος να έχει μεγάλη διατομή κάτοψης των τοιχίων, για να έχω μικρή αντίσταση στο δώμα, ( οπότε και μικρής διατομής συρματόσχοινο, ) και μεγάλη αντίσταση στο σχήμα Π της βάσης.
.................................................. .................................................. .................................................. .......................
Θα πάρω μέρος στην έκθεση ευρεσιτεχνίας, στο εκθεσιακό κέντρο Περιστερίου η οποία θα διεξαχθεί την τετάρτη 24-28 Νοεμβρίου.
Η έκθεση θα είναι ανοιχτή από της 10 πμ μέχρι 22 μμ
Θα με βρείτε στο περίπτερο 119 με τίτλο ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ
Θα χαρώ πολύ να τα πούμε από κοντά.
http://www.extra-adv.gr/..........................................
