ΒΑΣΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΣΗΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΜΕ ΤΟ ΧΩΡΟ

(Από τη γνωστή φυσική)

Η υπερβολή στην έννοια της κίνησης

Τα άτομα του ακίνητου βιβλίου ταλαντώνονται γύρω από μία θέση ισορροπίας. Τα στοιχειώδη σωμάτια στη δομή του ατόμου κινούνται. Όλα τα σώματα επάνω στον πλανήτη συμμετέχουν στην περιστροφή και στην περιφορά του και ο ίδιος ο πλανήτης στο πέρασμα του χρόνου αλλάζει. Ο ήλιος και οι πλανήτες κινούνται μέσα στο γαλαξία και οι γαλαξίες κινούνται μέσα στο ορατό σύμπαν. Δεν μπορούμε να μπούμε δύο φορές στο ίδιο ποτάμι, όπως είχε ήδη παρατηρήσει εντυπωσιακά ο Ηράκλειτος. Δεν υπάρχει ακίνητη ύλη. Στα παραδείγματα της κίνησης συνηθίζουμε να αφαιρούμε ορισμένα χαρακτηριστικά της και να παρουσιάζουμε την κίνηση σαν απόλυτο και σταθερό γνώρισμα όλων των πραγμάτων σε πλήρη αντίθεση με την ακινησία. Η ακινησία εμφανίζεται σαν ένα φαινόμενο τυχαίο, περιστασιακό και σχετικό. Αν και στη φυσική, η κίνηση περιγράφεται καλά σαν ένα ιδιαίτερα πολύπλοκο φαινόμενο, συχνά παραμερίζονται όλα τα άλλα γνωρίσματα της κίνησης σαν επουσιώδη και σαν να ήταν η κίνηση ανεξάρτητη από άλλες ιδιότητες. Παρόμοια παρουσιάζουμε την απόσταση στο χώρο σαν μονόδρομο που οδηγεί στην άπειρη απομάκρυνση και σε πλήρη αντίθεση με την έννοια της προσέγγισης. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό το οποίο προσπερνάμε ανυποψίαστοι, είναι ο τρόπος και ο χρόνος που γίνεται η κίνηση, αφού στη φύση η κίνηση δεν πραγματοποιείται μόνο ευθύγραμμα και ομαλά και αντιθέτως η κίνηση αυτής της μορφής είναι η πιο σπάνια. Επίσης, είναι γνωστό στη φυσική, ότι η μετατόπιση και η απόσταση δεν ταυτίζονται, όταν η φορά της κίνησης αλλάζει. Μόνο στην ευθύγραμμη και με σταθερή φορά κίνηση ταυτίζονται η απόσταση με την μετατόπιση. Η μετατόπιση έχει αρχική και τελική θέση ανεξάρτητα από τη διαδρομή του κινούμενου σώματος.

Υπενθύμιση: Για να περιγραφτεί η κίνηση χρειάζεται οπωσδήποτε να γνωρίζουμε τη θέση, τη στιγμή, την απόσταση, τη διάρκεια, τη δύναμη και την ταχύτητα. Ταχύτητα είναι το πηλίκο της μετατόπισης προς την αντίστοιχη χρονική διάρκεια, δηλαδή V= Δχ / Δt

Η γωνιακή και η γραμμική ταχύτητα

Η περιοδική κίνηση έχει το χαρακτηριστικό ότι επαναλαμβάνεται η ίδια στον ίδιο πάντοτε χρόνο και αυτός ο χρόνος (t) ονομάζεται περίοδος (Τ). Η περίοδος είναι το αντίστροφο της συχνότητας δηλαδή Τ = 1/f . Στην κυκλική κίνηση, τα τόξα που διανύει ένα κυκλικά κινούμενο σώμα έχουν μήκος ανάλογο του χρόνου στον οποίο διανύονται (δηλαδή S = V t ). Ο χρόνος στον οποίο διανύεται το μήκος ενός τόξου ονομάζεται γραμμική ταχύτητα. Το μέτρο για τη γραμμική ταχύτητα υπολογίζεται από τον τύπο V = S / t (δηλαδή η ταχύτητα ισούται με το μήκος του τόξου που διανύθηκε δια το χρόνο που διανύθηκε). Εάν ο χρόνος t είναι ίσος με μία περίοδο (εάν t = T), δηλαδή για την ολοκλήρωση ενός κύκλου, τότε το τόξο που θα διανυθεί θα έχει μήκος S = 2 πR, δηλαδή το μήκος της περιφέρειας ενός κύκλου με ακτίνα R. Η ταχύτητα σε αυτή την περίοδο T για έναν πλήρη κύκλο θα είναι V = 2πR / T.

Για κάθε τόξο που διανύεται, η νοητή ακτίνα μετακινείται κατά μία αντίστοιχη γωνία Δφ. Σε μία πλήρη περιστροφή, η ακτίνα διαγράφει πάντα μία γωνία φ= 360 μοιρών. Το μήκος του τόξου που διανύεται κατά την ομαλή περιστροφή της νοητής ακτίνας δεν είναι το ίδιο για κάθε μήκος της ακτίνας. Το μήκος του τόξου που διανύεται στην πιο μεγάλη ακτίνα (πιο μακριά από το κέντρο) είναι μεγαλύτερο από το μήκος του τόξου που διανύεται σε πιο μικρή ακτίνα (πιο κοντά στο κέντρο) με την ίδια ομαλή περιστροφική κίνηση. Ενώ η ακτίνα (στην ομαλή κυκλική κίνηση) αλλάζει γωνία με την ίδια ταχύτητα για οποιοδήποτε μήκος της ακτίνας (γωνιακή ταχύτητα ονομάζεται, ω = γωνία φ / t = 2π / Τ = 2 π f ) δεν διανύονται τα ίδια μήκη τόξων για κάθε μήκος της ακτίνας. Μπορούμε να πούμε, ότι η μετακίνηση στο άκρο της ακτίνας από ένα σημείο μέχρι ένα άλλο σημείο του τόξου δεν γίνεται με την ίδια ταχύτητα για όλα τα παράλληλα τόξα που διανύονται από όλα τα σημεία της ακτίνας (αυτή ονομάζεται γραμμική ταχύτητα). Από τις σχέσεις V = 2πR/ Τ και ω =2π /Τ βγαίνει η σχέση που δίνει τη γραμμική ταχύτητα (στην περιφέρεια) V = ωR. Μονάδα της γωνιακής ταχύτητας είναι το ακτίνιο ανά δευτερόλεπτο (1rad /sec). 1rad/sec = 0,159Hz και 1Hz =6,283 rad/s.

Κυκλική ομαλή κίνηση : Η επιτάχυνση στην ομαλή κυκλική κίνηση δεν αυξομειώνει την ταχύτητα, έχει όμως ως συνέπεια την απόκλιση από την ευθύγραμμη κίνηση. Η ταχύτητα μπορεί να παραμένει η ίδια και η μετατόπιση να γίνεται κυκλικά και αυτό οφείλεται στην επιτάχυνση που στην συγκεκριμένη περίπτωση της περιστροφικής κίνησης ονομάζεται κεντρομόλος (a_κ). Θεωρείται κάθετη στην ταχύτητα και με κατεύθυνση προς το κέντρο της τροχιάς (a_κ = V² /r ). Το μήκος της περιφέρειας του κύκλου είναι 2π φορές μεγαλύτερο από το μήκος της ακτίνας του και η ταχύτητα είναι V = 2πr / T).

αντίφαση ανάμεσα στην έννοια της διατήρησης της ενέργειας με τον ατελείωτο χρόνο και το άπειρο μήκος στο χώρο