Μετάβαση στο κύριο περιεχόμενο

Τα γενέθλια του Νεύτωνα.

Η ιστορία μας αρχίζει στις 25 Δεκεμβρίου 1642 όταν ένα μικρό μήλο έπεσε από μια μηλιά. Και έπεσε κυριολεκτικά μέσα στην καρδιά του Σύμπαντος, γιατί, σήμερα, κάθε άστρο και κάθε γαλαξίας που βλέπουμε να λάμπει πάνω στον ουρανό της νύχτας αντανακλά τη σπουδαιότητα αυτού του φαινομενικά απλού περιστατικού. Ενός περιστατικού αντιπροσωπευτικού μιας δύναμης που όχι μόνο κάνει τα μήλα να πέφτουν, αλλά και η οποία θεωρείται από την επιστήμη ότι είναι υπεύθυνη για την ύπαρξη ολόκληρου του Σύμπαντος. Αναφερόμαστε φυσικά στη δύναμη που ονομάζουμε βαρύτητα.
Τα Χριστούγεννα λοιπόν του 1642 ο κόσμος, ιδιαίτερα ο επιστημονικός, πήρε ένα ασυνήθιστο λίγο-πολύ χριστουγεννιάτικο δώρο με την γέννηση στην Αγγλία του Ισαάκ Νεύτωνα (1642-1727). Γιατί ο Νεύτων επρόκειτο να γίνει μια από τις μεγαλύτερες μορφές στην ιστορία της επιστήμης. Το μεγαλείο του Νεύτωνα οφείλεται κατά ένα μέρος στο ότι ήταν αυτός που διατύπωσε πρώτος μιαν απλή ερώτηση: "Όταν σπάσει ένα κλαδί και πέσει ένα μήλο, γιατί το μήλο δεν πετάει προς τα πάνω ή δεν γλιστράει προς τα πλάγια ή δεν μένει απλώς εκεί που βρίσκεται;" Αλλά το πραγματικό του μεγαλείο βασίζεται στο γεγονός ότι μας έδωσε και την απάντηση στο ερώτημα αυτό. Και η απάντησή του ήταν: η βαρύτητα.
Η βαρύτητα, είπε ο Νεύτων, είναι η δύναμη έλξεως που έχουν όλα τα αντικείμενα το ένα προς το άλλο. Και η βαρύτητα ήταν αυτό που κάνει τα μήλα να πέφτουν. Ο Νεύτων δεν ήταν ο πρώτος επιστήμονας που μελέτησε την έλξη που ασκεί η Γή στα διάφορα αντικείμενα, ούτε φυσικά ήταν κι ο τελευταίος που απόρησε για τα μυστήρια που κρύβει η βαρύτητα. Ήταν όμως ο πρώτος που αναγνώρισε ότι η βαρύτητα διαχέεται σ' ολόκληρο το Σύμπαν, κι ήταν ο πρώτος που έδειξε ότι η ισχυρή αλληλεπίδραση της βαρύτητας είναι αυτή που κρατάει στη θέση τους τα άστρα, τους πλανήτες και τα άλλα ουράνια σώματα.
Κατά τη διάρκεια της μεγάλης επιδημίας της πανώλης, το 1666, τα σχολεία της Αγγλίας αναγκάστηκαν να κλείσουν. Αυτή η ευκαιρία έδωσε στον Νεύτωνα τον καιρό να σκεφτεί, και οι σκέψεις που έκανε έβαλαν τις βάσεις της επιστήμης για τα επόμενα 250 χρόνια. Ο Νεύτων καταπιάστηκε επίσης και με την οπτική και ανακάλυψε ότι με τη βοήθεια ενός πρίσματος, το λευκό φως μπορούσε να διαχωριστεί στα συστατικά του χρώματα που ονόμασε «φάσμα». Τελειοποίησε, επιπλέον, το πρώτο ανακλαστικό τηλεσκόπιο, εξήγησε την αιτία των παλιρροιών, καθώς επίσης και την πλάτυνση του ισημερινού της Γης. Για να εξηγήσει τις κινήσεις των πλανητών, χρειάστηκε ένα νέο είδος μαθηματικών, κι έτσι εφηύρε τον μαθηματικό λογισμό. Αλλά το πιο σπουδαίο απ' όλα, αυτό που έκανε τον Νεύτωνα ιδιαίτερα γνωστό, ήταν η ανάλυση που έκανε για τη δύναμη της βαρύτητας.
Στις αρχές του 17ου αιώνα, ο Τύχων Μπράχε (1546-1601) και ο Γιοχάνες Κέπλερ (1571-1630), πρόσφεραν τα στοιχεία που χρειαζόταν ο Νεύτων για να μπορέσει να αποκρυπτογραφήσει τα μυστήρια της βαρύτητας. Με βάση τις εργασίες αυτές και με τη βοήθεια των ιδεών του Γαλιλαίου, ο Νεύτων μπόρεσε να πετύχει τον σπουδαιότερο θρίαμβό του, να διατυπώσει δηλαδή τα τρία αξιώματα της κίνησης και το νόμο της Παγκοσμίου Έλξεως. Ο Νεύτων υποστήριζε δηλαδή ότι η Σελήνη περιφέρεται γύρω από τον πλανήτη μας λόγω της ελκτικής δύναμης που ασκεί η Γη πάνω στο δορυφόρο της. Οπότε θα ήταν λογικό να υποθέσουμε ότι και η ίδια η Γη βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο λόγω της ελκτικής δύναμης που ασκεί πάνω της ο Ήλιος. Το ίδιο άλλωστε πρέπει να ευσταθεί και για τους υπόλοιπους πλανήτες και τους δορυφόρους τους.
Ο Νεύτων μας είπε πολλά για τη βαρύτητα, αλλά γνώριζε ότι δεν μπόρεσε να λύσει όλα τα μυστήρια που έκρυβε. Συχνά παραδεχόταν ότι η δική του συνεισφορά στην επιστήμη υπήρξε μια μόνο σταγόνα στον απέραντο ωκεανό της επιστημονικής εξερεύνησης: «Δεν ξέρω τι μπορεί να φαίνομαι στον κόσμο", έγραφε "αλλά στον εαυτό μου μοιάζω με ένα παιδάκι που παίζει στην αμμουδιά και διασκεδάζει βρίσκοντας πότε κάποιο λείο βότσαλο και πότε κάποιο πιο όμορφο όστρακο από τα συνηθισμένα, ενώ ο μεγάλος ωκεανός της γνώσης απλώνεται μπροστά μου τελείως ανεξερεύνητος».
Ο μεγάλος αυτός ωκεανός της γνώσης που απλωνόταν μπροστά στον Νεύτωνα συνέχισε να εξάπτει τη φαντασία και την επιδεξιότητα των επιστημόνων παρ' όλη την πάροδο των αιώνων. Και σήμερα μερικά από τα πιο βασικά μυστήρια της βαρύτητας συνεχίζουν να αποτελούν το αντικείμενο εντατικής μελέτης και εξερεύνησης. Τι προκαλεί άραγε τη βαρύτητα; Γιατί τα αντικείμενα έλκονται μεταξύ τους; Η έλξη της βαρύτητας ανάμεσα σε δύο αντικείμενα παραμένει σταθερή ή εξασθενεί με την πάροδο του χρόνου; Μήπως η βαρύτητα δημιουργείται με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων όπως ακριβώς το φως και άλλα είδη ενέργειας; Και αν πράγματι υπάρχουν αυτά τα βαρυτικά κύματα, από που προέρχονται;
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο μεγαλύτερος ίσως επιστημονικός νους της σύγχρονης εποχής, δαπάνησε το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του αντιμετωπίζοντας αυτά και άλλα παρόμοια ερωτήματα. Ο μεγαλοφυής αυτός επιστήμονας έλεγε κάποτε με μετριοφροσύνη ότι σ' ολόκληρη τη ζωή του είχε δύο μόνο πραγματικές ιδέες. Το 1905 και αργότερα το 1915 δημοσίευσε τις ιδέες του αυτές, ιδέες που επρόκειτο να αναστατώσουν κυριολεκτικά τον επιστημονικό κόσμο. Οι ιδέες του αυτές είναι σήμερα γνωστές με την επωνυμία Ειδική και Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.
Ήταν ένα έργο με τόσο εκπληκτική πρωτοτυπία, ώστε ξεχύθηκε στον επιστημονικό κόσμο με την ίδια ορμή ενός ξέφρενου νέου χορού. Μ' αυτό του το έργο ο Αϊνστάιν έδωσε πραγματικά μία τελείως διαφορετική τροπή στην εξέλιξη των ιδεών μας για το χώρο και το χρόνο. Μέσα σ' ένα εκπληκτικά σύντομο χρονικό διάστημα, ο κάθε φυσικός επιστήμονας στον κόσμο είτε αναγκαζόταν να μάθει και να προσαρμοστεί στη νέα πραγματικότητα ή, λόγω ηλικίας, υποχρεωνόταν να μείνει τελείως έξω από την επιστημονική παρέλαση.




Σχόλια

Δημοφιλείς αναρτήσεις από αυτό το ιστολόγιο

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) Εξισώσεις κίνησης

Περιοδικά ονομάζονται τα φαινόμενα που επαναλαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο σε ίσα χρονικά διαστήματα. Π.χ. ομαλή κυκλική κίνηση, κίνηση εκκρεμούς, περιστροφή γης γύρω από τον ήλιο κ.ά. (Σκέψου μερικά ακόμη …) Στοιχεία περιοδικής κίνησης Κάθε περιοδική κίνηση χαρακτηρίζεται από τα παρακάτω τρία στοιχειά: Περίοδος (Τ) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται ο χρόνος που απαιτείται για μια πλήρη επανάληψη του φαινομένου ή ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών επαναλήψεων του φαινομένου. Η περίοδος είναι μονόμετρο μέγεθος και η μονάδα μέτρησής της είναι το 1 sec . Συχνότητα (f) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται το φυσικό μέγεθος του οποίου το μέτρο θα δίνεται από το σταθερό πηλίκο του αριθμού Ν των επαναλήψεων του φαινομένου σε κάποιο χρόνο t, προς το χρόνο αυτό.Δηλαδή:        Η συχνότητα είναι μονόμετρο μέγεθος και έχει μονάδα μέτρησης το 1 sec -1 ή 1 κύκλος/sec ή 1 Hz (Hertz) . Σχέση μεταξύ περιόδου – συχνότητας Επειδή σε χρόν

Ενέργεια Ταλάντωσης

Η ενέργεια της ταλάντωσης Ε (ή ολική ενέργεια) ενός συστήματος που εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση ισούται με την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα για να το θέσουμε σε κίνηση (ταλάντωση).  Η ενέργεια αυτή θα δίνεται από τη σχέση:  Από την σχέση αυτή προκύπτει ότι το πλάτος Α καθορίζεται από την ενέργεια  της ταλάντωσης, δηλαδή από την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα ώστε  να αρχίσει να ταλαντώνεται. Σε όλη την διάρκεια της ταλάντωσης η ενέργεια παραμένει  σταθερή. Η ενέργεια μιας απλής αρμονικής ταλάντωσης είναι σταθερή και ανάλογη µε το τετράγωνο του πλάτους της. Απόδειξη της παραπάνω σχέσης. Αν το σώμα βρίσκεται ακίνητο στην θέση ισορροπίας, για να μετακινηθεί σε µια άλλη θέση πρέπει να του ασκηθεί κατάλληλη εξωτερική δύναμη F εξ . Κατά την μετακίνηση αυτή θα ασκείται στο σώμα και η δύναμη επαναφοράς.  Για να μετακινηθεί το σώμα στην θέση (x) θα πρέπει το μέτρο της εξωτερικής δύναμης να είναι ίσο µε το μέτρο της δύναμης επανα

Ταλάντωση και Ελατήριο

Ελατήριο ονομάζεται ένα μηχανικό εξάρτημα το οποίο έχει την ικανότητα να αποθηκεύει μηχανική ενέργεια παραμορφώμενο προσωρινά. Συνήθως το σχήμα είναι ελικοειδές, αλλά υπάρχουν και ελατήρια σε σχήμα ράβδου, οι σούστες. Το κάθε ελατήριο μπορεί να παραμορφωθεί ως προς μία διάστασή του υπό την επίδραση δύναμης. Όταν ασκείται δύναμη σε αυτήν τη διάσταση, το ελατήριο παραμορφώνεται αποθηκεύοντας το έργο της δύναμης.   Ιδανικό ελατήριο Σε ιδανικά θεωρητικά ελατήρια ισχύει απόλυτα ο νόμος του Hook , δε χάνεται ενέργεια στο περιβάλλον και τα ελατήρια μπορούν πάντα να επιστρέψουν στο αρχικό τους μήκος. Επίσης η μάζα του ιδανικού ελατηρίου θεωρείται αμελητέα. [Στην πραγματικότητα χάνεται μικρό ποσό ενέργειας στο περιβάλλον ως θερμική ενέργεια, ενώ η παραμόρφωση μπορεί να γίνει μόνιμη. Κάθε ελατήριο έχει κάποια όρια αντοχής αν τα υπερβούν θα παραμορφωθεί ή θα σπάσει. Επιπλέον, με την επαναλαμβανόμενη χρήση το υλικό χάνει τις ιδιότητές του λόγω μηχανικής κόπωσης και αν δεν

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) - Συνισταμένη Δύναμη

Από την Α΄ Λυκείου γνωρίζεις τον θεμελιώδη νόμο της Μηχανικής (2 ος νόμος του Newton), ΣF=mα . Επίσης, όπως γνωρίζεις για να υπάρχει επιτάχυνση πρέπει να υπάρχει και δύναμη που ασκείται σε κάποιο σώμα. Στην Α.Α.Τ. ισχύει α=-ω 2 x, ο συνδυασμός αυτών των δυο σχέσεων δίνει τη σχέση:  Σ F=-m ω 2 x     Από τη σχέση αυτή φαίνεται ότι όταν ένα σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση η συνολική δύναμη που δέχεται είναι ανάλογη με την απομάκρυνση του σώματος από την Θ.Ι. της τροχιάς του και έχει αντίθετη φορά από αυτήν. Όταν το σώμα περνά από την Θ.Ι. η συνολική δύναμη που δέχεται ισούται με μηδέν. (Για το λόγο αυτό, ονομάζεται θέση ισορροπίας της ταλάντωσης). Επίσης, στις ακραίες θέσεις της ταλάντωσης η ΣF είναι μεγίστη. Στο βίντεο δες το διάνυσμα της δύναμης επαναφοράς (είναι πάντα προς την θέση ισορροπίας).      Αν συμβολίσουμε το γινόμενο mω 2 με D (που είναι σταθερό για κάθε ταλαντωτή), δηλαδή D = mω 2 Τότε θα έχουμε τη σχέση που δίνει τ

Πως αποδεικνύουμε ότι ένα σώμα κάνει απλή αρμόνική ταλάντωση

Το είδες εδώ , τώρα λίγο πιο αναλυτικά. Σε ασκήσεις που έχουμε ένα σώμα συνδεδεμένο με ένα ελατήριο και μας ζητείται να αποδείξουμε ότι σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση δουλεύουμε πάντα έχοντας στο μυαλό μας ότι αρκεί να αποδείξουμε ότι σε μιά τυχαία θέση της κίνησης του σώματος η συνισταμένη δύναμη που ασκείται σε αυτό μπορεί να γραφεί στη μορφή:  Σ F=-Dx Για το σκοπό αυτό ακολουθούμε τα παρακάτω βήματα: 1. Σχεδιάζουμε το ελατήριο στη θέση φυσικού μήκους (ΘΦΜ). 2. Σχεδιάζουμε το σύστημα ελατήριο - σώμα στη θέση ισορροπίας του (Θ.Ι.) και   σχεδιάζουμε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα. (γράφουμε:)  Στη θέση ισορροπίας του συστήματος ισχύει   ΣF=0 Από τη σχέση αυτή για τη συνισταμένη των δυνάμεων στη θέση ισορροπίας προκύπτει μια συνθήκη για τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα στην κατάσταση ισορροπίας. Δηλαδη:  Σ F =0  ή   mg - F ελ  =0   ή    mg = kx 1  (1) 3. Σχεδιάζουμε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα όταν το σώμα

Ταλάντωση και πλαστική κρούση

Θυμήσου την ορμή:  Για ένα σώμα μάζας m που κινείται µε ταχύτητα u η ορμή του p δίνεται από τη σχέση: p=mu Η ορμή p είναι ένα διανυσματικό μέγεθος το ο­ποίο έχει: μέτρο p = m u , διεύθυνση και φορά ίδια µε τη διεύθυνση και τη φορά της ταχύτητας u , μονάδα μέτρησης στο S.I. το 1 kg ∙ m/s (ισοδύναμη μονάδα είναι το 1 Ν∙s). Η ορμή, ως διανυσματικό μέγεθος, έχει όλες τις ιδιότητες των διανυσμάτων. Έτσι: μπορεί ν' αναλυθεί σε άξονες, δηλαδή σε συ­νιστώσες p x και p y, μεταβάλλεται αν μεταβληθεί τουλάχιστον ένα από τα στοιχεία της, δηλαδή το μέτρο της, η διεύθυνσή της ή η φορά της. Ο ρυθμός μεταβολής της ορμής (dp/dt) ισούται με την δύναμη ή τη συνισταμένη των δυνάμεων (ΣF) που ασκούνται στο σώμα. Προσοχή: Όταν στις ασκήσεις πρέπει να υπολογίσεις την μεταβολή της ορμής τότε θα υπολογίζεις την σχέση:    Δp = p τελ – p αρχ Ενώ όταν  ζητείται ο ρυθμό μεταβολής της ορμής θα υπολογίζεις τη σχέση:  dp/dt  ή Σ F.

Θέματα πανελληνίων εξετάσεων: Ταλαντώσεις

Τα θέματα των πανελληνίων μπορείς να τα δεις κι εδώ , αλλά σ’ αυτό το αρχείο θα βρεις όλα τα θέματα από το 2001 ως το 2012 τα οποία αναφέρονται στις ταλαντώσεις, αποκλειστικά,  μηχανικές, ηλεκτρικές. Καλή δουλειά σου εύχομαι. 

Μαγνήτες πηνία και ηλεκτρικό ρεύμα.

Ο Michael Faraday δημιούργησε την πρώτη ηλεκτρική γεννήτρια το 1831 χρησιμοποιώντας ένα πηνίο και ένα μόνιμο μαγνήτη. Όταν ο μαγνήτης άλλαζε θέση σε σχέση με το πηνίο, αναπτυσσόταν ηλεκτρικό ρεύμα. Ένα παρόμοιο πείραμα μπορεί να πραγματοποιηθεί με ένα σωλήνα χαλκού και έναν μαγνήτη. Παρά το γεγονός ότι ο χαλκός δεν είναι μαγνητικό υλικό, κατά την πτώση του μαγνήτη μέσα από τον σωλήνα δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο με αποτέλεσμα την ανάπτυξη ηλεκτρικού ρεύματος. Το ρεύμα με τη σειρά του δημιουργεί μαγνητικό πεδίο το οποίο αντιτίθεται στην κίνηση του μαγνήτη καθυστερώντας την πτώση του. Η παραπάνω λειτουργία δημιουργεί ηλεκτρική ενέργεια η οποία στη συνέχεια διαχέεται στην ατμόσφαιρα με τη μορφή θερμότητας. Η ίδια βασική αρχή χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε όλο τον κόσμο. Απλό. Δεν είχε ιδέα τι θα ακολουθούσε .  Source:  1veritasium

Προετοιμασία Φυσικής Γ΄ Λυκείου.

Λογικά, αν είσαι απόφοιτος της Β΄ τάξης του λυκείου, θα έχεις ξεκινήσει την προετοιμασία σου για τις Πανελλαδικές. Ή τέλος πάντων τις επόμενες μέρες, όπως είθισται θα αρχίσεις να προετοιμάζεσαι. Αυτό που μπορείς να κανείς εδώ είναι να καλύψεις κάποια ενδεχόμενα κενά μελετώντας τα Μαθηματικά και τη Μηχανική που απαιτεί η Φυσική της Γ΄ Λυκείου. Επίσης, μπορείς να πας λίγο παρακάτω και να μελετήσεις την Απλή Αρμονική Ταλάντωση , τη Συνισταμένη Δύναμη , το Ελατήριο , την Ενέργεια Ταλάντωσης και  Πως αποδεικνύουμε ότι ένα σώμα κάνει απλή αρμονική ταλάντωση. Στη συνέχεια, δες το παρακάτω βίντεο το οποίο επιμελήθηκε ο συνάδελφος   Γιώργος Παναγιωτακόπουλος . Σου λέει για τα βήματα που πρέπει να ακολουθείς, γενικά, για την επίλυση ασκήσεων. Να και δυο μαθήματα ακόμη.  Αυτά, καλή αρχή σου εύχομαι και να θυμάσαι: Στα όνειρα αρχίζουν οι Ευθύνες.

Θα μπορούσε η γη να είναι επίπεδη;

Όχι, προφανώς αλλά υπάρχουν αρκετοί υποστηρικτές της επίπεδης γης, σύμφωνα με το forum the flat earth society , σαράντα χιλιάδες μη λογικοί άνθρωποι πιστεύουν ότι η γη είναι επίπεδη, σήμερα, όχι πριν τρεις χιλιάδες χρόνια. Με το θέμα ασχολήθηκε ο  Μάικλ Στίβενς , όχι με τις ψεκασμένες απόψεις αλλά με την επιστημονική λογική, αν αυτή υφίσταται, σε μια επίπεδη γη.  Ένας λόγος για τον οποίο οι θεωρίες συνωμοσίας είναι δημοφιλείς είναι επειδή οι άνθρωποι έχουν μια φυσική τάση να αναζητούν νόημα σε διαφορετικά τυχαία γεγονότα. Ο νευρολόγος Klaus Konrad επινόησε τον όρο αποφένια το 1948 για να χαρακτηρίσει την έναρξη της παραληρητικές σκέψης στην ψύχωση - ως όρος σημαίνει την εμπειρία του να δει κάποιος νόημα, οικεία μοτίβα ή συνδέσεις σε τυχαία δεδομένα [...] Μια από τις πιο γνωστές θεωρίες συνωμοσίας ήταν η πρώτη προσσελήνωση (1969) και ειδικά το φαινόμενο του «κυματισμού της αμερικάνικης σημαίας». Με δεδομένο ότι στην Σελήνη δεν υπάρχει αέρας και ως εκ τούτου άνεμος, που να