"Institute of Educational Policy" Books

Search

Go
Show

4.6.1 Σύστημα - Εσωτερικές και εξωτερικές δυνάμεις

Σύστημα για τη Φυσική είναι ένα οποιοδήποτε τμήμα του υλικού κόσμου, το οποίο μελετάμε, αφού το απομονώσουμε νοητά από όλο τον υπόλοιπο υλικό κόσμο. Περιβάλλον του συστήματος είναι ό,τι δεν ανήκει στο σύστημα, δηλαδή ο υπόλοιπος υλικός κόσμος.

Σύστημα, για παράδειγμα, μπορεί να είναι ένα άτομο ή ένα ηλεκτρόνιο ή όλα τα μόρια ενός αερίου. Σύστημα, όμως, μπορεί να είναι η Γη με τη Σελήνη ή ένας γαλαξίας ή και μια ομάδα γαλαξιών. Επίσης, σύστημα μπορεί να είναι η σχολική μας αίθουσα, οπότε περιβάλλον θα είναι ό,τι υπάρχει έξω από αυτήν.

Σύστημα μπορεί να είναι οτιδήποτε…

Ένα σύστημα είναι δυνατόν να αποτελείται από περισσότερα του ενός σώματα. Στην περίπτωση αυτή η ορμή του συστήματος θα είναι ίση με το διανυσματικό άθροισμα των ορμών όλων των σωμάτων του συστήματος, δηλαδή: [pic]

Για παράδειγμα, το σύστημα μας αποτελείται από δύο σφαίρες ίσης μάζας και ίσου μέτρου ταχύτητας. Η ορμή του θα είναι: [pic], και ανάλογα με το πώς κινούνται οι σφαίρες είναι δυνατόν να έχουμε διάφορες περιπτώσεις όπως: [pic] [pic] [pic]

Προσέξτε ότι οι ορμές προστίθενται όπως και οι δυνάμεις, ακολουθούν δηλαδή τους νόμους σύνθεσης των διανυσμάτων.

Εσωτερικές δυνάμεις σ' ένα σύστημα είναι εκείνες οι οποίες ασκούνται μεταξύ των σωμάτων του συστήματος, ενώ εξωτερικές δυνάμεις είναι εκείνες οι οποίες ασκούνται στα σώματα του συστήματος από το περιβάλλον του.

Στο παράδειγμα του σχήματος της εικόνας 4.46 αν λάβουμε ως σύστημα τα δυο σώματα Σ1 και Σ2 μαζί με το σχοινί που τα συνδέει, τότε εσωτερικές δυνάμεις του συστήματος θα είναι μόνο οι τάσεις του νήματος f και f’, ενώ εξωτερικές, όλες οι υπόλοιπες.

Αν συμπεριλάβουμε στο σύστημα και το λείο κεκλιμένο επίπεδο, τότε η δύναμη Ν μετατρέπεται σε εσωτερική, διότι ασκείται από ένα σώμα του συστήματος (κεκλιμένο επίπεδο) σε άλλο σώμα του συστήματος (σώμα Σ1).

Εύκολα μπορούμε να κατασκευάσουμε έναν πίνακα (4.3), όπου θα χαρακτηρίζονται οι διάφορες δυνάμεις ως εσωτερικές ή εξωτερικές ανάλογα με την επιλογή των σωμάτων που θα αποτελούν το σύστημα: (Θεωρούμε ότι τα σώματα Σ1 και Σ2 δεν αλληλεπιδρούν με δυνάμεις πεδίου)

Εικόνα 4.46

Πίνακας 4.3 Εσωτερικές και εξωτερικές δυνάμεις συστημάτων ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΩΜΑΤΩΝ – ΕΣΩΤΕΡΙΚΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ - ΕΞΩΤΕΡΙΚΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ Σ1, Σ2, νήμα – f και f' - Ν, Β1, Β2 Σ1, Σ2, νήμα, κεκλιμένο επίπεδο - f, f’, N - Β1, Β2 Σ1, Σ2, νήμα, κεκλιμένο επίπεδο, γη – όλες - καμία Σ1, Σ2, γη - Β1, Β2 - Ν, f, f’ Σ1, Σ2 – καμία - όλες

Επομένως, ανάλογα με το ποια σώματα αποτελούν το σύστημα οι δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ τους θα χαρακτηριστούν εσωτερικές ή εξωτερικές.