Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

3.4 Ισορροπία στερεού σώματος που μπορεί να στρέφεται γύρω από άξονα

Το θέμα που θα διαπραγματευθούμε στη συνέχεια είναι η ισορροπία ενός στερεού σώματος, στο οποίο ασκούνται δυο δυνάμεις οι οποίες τείνουν να το περιστρέψουν.

Το ερώτημα που τίθεται στην περίπτωση αυτή είναι: Είναι δυνατόν να ισορροπήσει; Ας πάρουμε ως παράδειγμα μια σανίδα. Θεωρούμε τη σανίδα αβαρή (δηλαδή στερεό σώμα με αμελητέο βάρος), εικόνα 3.11. Πάνω στη σανίδα ασκούνται δυο δυνάμεις F1 και F2, οι οποίες δεν είναι παράλληλες. Από ποιο σημείο μπορεί να κρεμαστεί η σανίδα, ώστε να ισορροπήσει;

Η πρώτη κίνηση είναι να βρεθεί η συνισταμένη των δυο δυνάμεων. Για το λόγο αυτό προεκτείνουμε τους φορείς των δυνάμεων μέχρι να συναντηθούν. Στη συνέχεια μεταφέρουμε τις δυο δυνάμεις πάνω στους φορείς τους και με τη μέθοδο του παραλληλογράμμου βρίσκουμε τη συνισταμένη τους. Κατόπιν προεκτείνουμε το φορέα της συνισταμένης, ώσπου να τμήσει τη σανίδα στο σημείο Ο.

Εικόνα 3.11 Ισορροπία στερεού με την επίδραση δύο δυνάμεων

Αν τώρα κρεμάσουμε τη σανίδα από το σημείο Ο, θα παρατηρήσουμε ότι η σανίδα θα ισορροπήσει. Αυτό σημαίνει ότι η σανίδα δέχεται από το καρφί μια δύναμη αντίθετη της συνισταμένης των δυο δυνάμεων.

Τι γίνεται όμως στην περίπτωση κατά την οποία στη σανίδα ασκούνται δυο παράλληλες δυνάμεις;

Μπορούμε να εφαρμόσουμε την ίδια μέθοδο;

Η απάντηση είναι όχι, διότι όσο και να προεκτείνουμε δυο παράλληλες ευθείες αυτές δεν τέμνονται, με αποτέλεσμα να μην μπορούμε να εφαρμόσουμε τον κανόνα του παραλληλογράμμου, ο οποίος έδωσε λύση στον προηγούμενο προβληματισμό.

Για να απαντήσουμε στον προβληματισμό αυτό, θα πρέπει να βρούμε πάλι τη συνισταμένη των δυο δυνάμεων, δηλαδή να υπολογίσουμε: • το μέτρο της • το φορέα της • τη φορά της και • το σημείο εφαρμογής της.

Εικόνα 3.12 Πείραμα για τον προσδιορισμό της συνισταμένης δύο παράλληλων δυνάμεων