Ο ΠΡΩΤΟΣ ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ ΚΑΙ ΑΔΡΑΝΕΙΑ

Η πρώτη επιστημονική τοποθέτηση για την αδράνεια έγινε από την Ελληνίδα μάνα όταν στην ερώτηση: μάνα που είναι τα παπούτσια μου; Είπε: εκεί που τα άφησες. Μετά από αυτό ο Ισαάκ Νεύτων διατυπώνει τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα που αναφέρεται στην αδράνεια. Πάμε να το δούμε μέσα από κάποια πειράματα!

Στην παρουσίαση αυτή θα δούμε πειραματικά τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα αλλά και την ιδιότητα της αδράνειας που έχουν τα σώματα. Πριν όμως περάσουμε στα πειράματα μας να εξηγήσουμε λίγο την διατύπωση του πρώτου Νεύτωνα για να κατανοήσουμε καλύτερα τα παραδείγματα που θα δοθούν παρακάτω μέσω πειραμάτων.

Αν σε ένα σώμα το άθροισμα όλων των εξωτερικών δυνάμεων που δέχεται είναι μηδέν, τότε η ταχύτητα του θα παραμείνει σταθερή. Αν για παράδειγμα είχαμε ένα σώμα ακίνητο σε ένα δάπεδο τότε έχουμε την δύναμη του βάρους και της κάθετης αντίδρασης από το δάπεδο. ΕΙΚΟΝΑ 1

Στην δεύτερη περίπτωση να υποθέσουμε ότι το σώμα κινείται με σταθερή ταχύτητα. ΕΙΚΟΝΑ 2

Και πάμε να ορίσουμε την αδράνεια. Αδράνεια είναι η φυσική τάση των σωμάτων να αντιστέκονται σε οποιαδήποτε μεταβολή της κινητικής τους κατάστασης. Το μέτρο της αδράνειας είναι η μάζα του αντικειμένου. Και για να γίνει κατανοητό αυτό χωρίς να δημιουργηθούν παρεξηγήσεις θα σας κάνω μία ερώτηση, βασικά δύο. Σκεφτείτε ότι έχετε ένα κουτί 10 κιλών και ένα κουτί 100 κιλών. Ποιο είναι πιο εύκολο να το μετακινήσετε; Θα μου απαντήσατε φυσικά το πρώτο. Στην ερώτηση όμως γιατί, ίσως να μου απαντήσατε διότι το βάρος του πρώτου είναι μικρότερο. Αυτή η απάντηση θα ήταν λάθος και εξηγώ γιατί!

Αν κοιτάξουμε την εικόνα 1 θα δούμε πως η δύναμή του βάρους είναι κάθετη προς τα κάτω οπότε η δύναμη f που ασκώ εγώ για να μετακινήσω το κιβώτιο δεν βρίσκεται στον ίδιο άξονα με το βάρος. Άρα η δύναμη f δεν χρειάζεται να ‘νικήσει’ την δύναμη του βάρους.  Η απάντηση είναι πως εφόσον έχει μικρότερη μάζα θα έχει και μικρότερη αδράνεια, οπότε είναι ευκολότερο να αλλάξω την κινητική του κατάσταση, δηλαδή από την ακινησία να το θέσω σε κίνηση. Πάμε τώρα να δούμε τα πειράματα μας που αφορούν τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα και την αδράνεια.

ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ ΚΑΙ 1^Ος ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ

Το πρώτο μας πείραμα ξεκινάει με μία μικρή βόλτα με το αυτοκίνητο. Αυτό που συμβαίνει κατά τη διάρκεια της βόλτας είναι πως θα διατηρώ μία σταθερή ταχύτητα των 50 χιλιομέτρων ανά ώρα. Αυτό σημαίνει πως αφού είμαι μέσα στο αυτοκίνητο κινούμαι και εγώ με την ίδια σταθερή ταχύτητα. Κάποια στιγμή θα πατήσω απότομα το φρένο οπότε προφανώς το αυτοκίνητο θα σταματήσει. Η δύναμη αυτή όμως θα ασκηθεί στο αυτοκίνητο και όχι σε εμένα. Το σώμα μου λοιπόν εφόσον θα έχει συνολική δύναμη δεν θέλει να συνεχίσει να κινείται με σταθερή ταχύτητα, κάτι που θα με κάνει να κινηθώ προς τα μπροστά.

ΜΑΖΑ: ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ 1

Όπως θυμάστε αναφέραμε αρχικά πως το μέτρο της αδράνειας είναι η μάζα ενός σώματος, όσο μεγαλύτερη μάζα τόσο πιο μεγάλη η αδράνεια ενός σώματος. Στο συγκεκριμένο πείραμα έχουμε ένα αντικείμενο μικρής μάζας και ένα μεγαλύτερης θα χρησιμοποιήσω ένα έλασμα για να ασκήσω την ίδια δύναμη στα δύο σώματα. Χτυπώντας τα λοιπόν με την ίδια δύναμη βλέπουμε πώς το μικρό κινήθηκε ενώ το μεγάλο όχι πράγμα το οποίο σημαίνει ότι η μάζα του σώματος αποτελεί μέτρο της αδράνειας.

ΜΑΖΑ: ΤΟ ΜΕΤΡΟ ΤΗΣ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ 2

Στο πείραμα αυτό με τα δύο μπουκάλια θα συμβεί ακριβώς το ίδιο που συνέβη και στο προηγούμενο πείραμα με το έλασμα και τα δύο σώματα διαφορετικής μάζας. Τα δύο μπουκάλια έχουν διαφορετική μάζα και τραβώντας από κάτω το χαρτί που έχω βάλει παρατηρούμε ότι μένει ακίνητο το αντικείμενο μεγαλύτερης μάζας ενώ τείνει να κινηθεί το αντικείμενο μικρότερης μάζας αποδεικνύοντας μας και πάλι ότι η μάζα αποτελεί μέτρο της αδράνειας.

ΑΥΓΟ ΚΑΙ ΑΔΡΑΝΕΙΑ

Για το πείραμα αυτό θα χρειαστούμε ένα ποτήρι με νερό, ένα ρόλο από χαρτί υγείας, ένα πιάτο και ένα αυγό βρασμένο κατά προτίμηση γιατί σε μία από τις πρώτες δοκιμές που χρησιμοποιούσαν άβραστο φαντάζεστε τι έγινε! Ασκώντας λοιπόν μία απότομη δύναμη στο πιάτο στον άξονα χ΄χ και όχι στο αυγό συμπεραίνουμε ότι οι δυνάμεις που υπάρχουν στο αυγό θα είναι το βάρος του και η κάθετη δύναμη. Χτυπώντας τώρα το πιάτο, το αυγό θα παραμείνει ακίνητο μιας και θέλει να διατηρήσει την αρχική κινητική του κατάσταση, να παραμείνει ακίνητο και έτσι λοιπόν πέφτει κατακόρυφα προς τα κάτω μέσα στο ποτήρι με το νερό.

Αυτά ήταν τέσσερα πειράματα για να κατανοήσουμε τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα και την αδράνεια. Μπορείτε να δοκιμάσετε και εσείς τα πειράματα αυτά στο σπίτι σας και για οποιαδήποτε απορία γράψτε μου στα σχόλια.