ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3° ΡΟΠΗ ΔΥΝΑΜΗΣ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

3.1 Η έννοια της ροπής και τα αποτελέσματά της

Ας προβληματιστούμε

Δοκιμάστε να ανοίξετε την πόρτα της αίθουσας εφαρμόζοντας την ίδια δύναμη σε δυο διαφορετικά σημεία Α και Γ, όπως φαίνεται στην εικόνα 3.1. • Τι παρατηρείτε; • Τι συμπεραίνετε;

Εικόνα 3.1 Προσπαθούμε να ανοίξουμε την πόρτα.

Όλοι γνωρίζουμε ότι, αν εφαρμόσουμε μια δύναμη στο τιμόνι του αυτοκινήτου, το τιμόνι περιστρέφεται γύρω από μια νοητή γραμμή, η οποία θεωρούμε ότι διέρχεται από το σημείο Ο κέντρο του τιμονιού και ονομάζεται άξονας περιστροφής.

Ας εφαρμόσουμε μια δύναμη σε τρία διαφορετικά σημεία του τιμονιού της εικόνας 3.2: στο σημείο Α, στο σημείο Β και, τέλος, στο σημείο Γ.

Θα παρατηρήσουμε τότε ότι το τιμόνι στρέφεται σχετικά εύκολα στην πρώτη περίπτωση, με δυσκολία στη δεύτερη περίπτωση, ενώ μένει ακίνητο στην τρίτη περίπτωση. Μπορούμε επίσης, να παρατηρήσουμε ότι η απόσταση του φορέα της δύναμης από το σημείο περιστροφής (Ο) ή αλλιώς από έναν άξονα περιστροφής είναι l1=R στην πρώτη περίπτωση, l2 < R στη δεύτερη περίπτωση και l3 = 0 στην τρίτη περίπτωση (όπου R η ακτίνα του τιμονιού).

Για να στραφεί, επομένως, εύκολα το τιμόνι, δεν αρκεί να ασκήσουμε σ' αυτό μια δύναμη, αλλά πρέπει η απόσταση του φορέα της δύναμης από τον άξονα περιστροφής να μην είναι μηδέν. Άρα η περιστροφή δεν εξαρτάται μόνο από τη δύναμη αλλά και από την απόσταση της από τον άξονα περιστροφής, την οποία ονομάζουμε μοχλοβραχίονα.

Ο νοητός άξονας γύρω από τον οποίο περιστρέφεται ένα σώμα είναι κάθετος στο επίπεδο περιστροφής. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα του τιμονιού ο άξονας περιστροφής είναι η νοητή γραμμή που είναι κάθετη στο επίπεδο του τιμονιού και διέρχεται από το σημείο Ο (κέντρο του τιμονιού).

Εικόνα 3.2 Δυνάμεις σε τιμόνι