ΣΤ΄ ΤΑΞΗ - ΦΥΣΙΚΗ - ΜΗΧΑΝΙΚΗ
Φ.Ε. 11: Κέντρο βάρους
(Δεν υπάρχει στο βιβλίο. Το προσθέσαμε, εμείς επειδή είναι ενδιαφέρον και έχει θεαματικά πειράματα!)
Φ.Ε.11 - Φυλλάδιο διδασκαλίας
ΚΛΙΚ στην εικόνα
Γιατί σκύβουμε πάντα, όταν σηκωνόμαστε από μια καρέκλα;
Γιατί, αν δοκιμάσουμε να σηκωθούμε από την καρέκλα χωρίς να σκύψουμε καθόλου, απλώς θα παραμείνουμε καρφωμένοι σ' αυτήν;
Γιατί αν προσπαθήσουμε να σκύψουμε, θα πέσουμε αν δεν μετακινήσουμε έστω το ένα μας πόδι προς τα μπρος;
Γιατί έχουμε καλύτερη ισορροπία, αν έχουμε τα πόδια μας ανοιχτά;
(Πηγή youtu.be/UIMC4Ko31oI)
Η εξήγηση για όλα τα παραπάνω ακούει στο όνομα: “Κέντρο Βάρους”.
Αν προσπαθήσουμε να ισορροπήσουμε ένα αντικείμενο (π.χ. ένα κομμάτι ξύλου) πάνω στο ένα μας δάχτυλο, θα δούμε πως υπάρχει μόνο ένα σημείο πάνω στο οποίο μπορούμε να βάλουμε το δάχτυλό μας ώστε αυτό να ισορροπήσει.
Το σημείο αυτό λέγεται ΚΕΝΤΡΟ ΒΑΡΟΥΣ του σώματος.
Προφανώς κάθε σώμα έχει μόνο ένα κέντρο βάρους.
Προφανώς κάθε σώμα έχει μόνο ένα κέντρο βάρους.
(Πηγή εικόνων: youtu.be/R8wKV0UQtlo)
Τι είναι το κέντρο βάρους
Όλα τα σώματα αποτελούνται από μόρια. Το κάθε μόριο έχει βάρος, δηλαδή το κάθε μόριο έλκεται από την Γη με μία συγκεκριμένη δύναμη. Στην παρακάτω εικόνα έχουμε σχεδιάσει λίγα (πολύ λίγα, απειροελάχιστα...) μόρια του ξύλου:
Το κεντρικό σημείο πάνω στο οποίο εφαρμόζεται η συνολική δύναμη, η συνισταμένη (πρακτικά, είναι το σημείο από όπου θα ισορροπήσει το σώμα, αν το "κρεμάσουμε" από ένα σκοινί), αυτό το σημείο λέγεται κέντρο βάρους του σώματος.
Το κέντρο βάρους κάθε σώματος βρίσκεται σε ένα συγκεκριμένο σημείο (στο σημείο Α στο παραπάνω σχήμα), και είναι διαφορετικό για κάθε σώμα.
Το κέντρο βάρους κάθε σώματος βρίσκεται σε ένα συγκεκριμένο σημείο (στο σημείο Α στο παραπάνω σχήμα), και είναι διαφορετικό για κάθε σώμα.
Όσο το βελάκι τής συνολικής δύναμης, της συνισταμένης (που περνά είπαμε από το κέντρο βάρους τού σώματος) βρίσκεται μέσα στο νοητό ορθογώνιο παραλληλόγραμμο που περιβάλλει το αντικείμενο, το αντικείμενο ισορροπεί και δεν πέφτει. |
Όταν το βελάκι τής συνολικής δύναμης (της "συνισταμένης", είπαμε) βγει έξω από το νοητό ορθογώνιο παραλληλόγραμμο που περιβάλλει το αντικείμενο, τότε αυτό χάνει την ισορροπία του και πέφτει. |
Δείτε τα παραπάνω, σε πραγματική αναπαράσταση
Το βαρίδι που κρέμεται από το σκοινί παριστάνει την κεντρική δύναμη του σώματος, την συνισταμένη δηλαδή των δυνάμεων.
- Πρώτη και δεύτερη εικόνα:
Πλαγιάζουμε λίγο το παραλληλόγραμμο. Το βαρίδι παραμένει μέσα μέσα στην περιοχή που πιάνει το σώμα, δηλαδή το κέντρο βάρους είναι μέσα στο σώμα. Το παραλληλόγραμμο ισορροπεί.
- Τρίτη εικόνα.
Πλαγιάζουμε λίγο περισσότερο το παραλληλόγραμμο, ώστε το βαρίδι να βγει έξω από την περιοχή που πιάνει το σώμα. Το κέντρο βάρους βγαίνει έξω από το σώμα. Το παραλληλόγραμμο πέφτει.
Τώρα, μπορούμε να εξηγήσουμε τις εικόνες στην αρχή του μαθήματος;
- (Για να σηκωθούμε, πρέπει να σκύψουμε λίγο προς τα μπρος, ώστε το κέντρο βάρους του σώματός μας να μετακινηθεί πιο μπροστά.
- Για να έχουμε καλύτερη ισορροπία, είτε ακίνητοι, είτε σκύβοντας, πρέπει να έχουμε τα πόδια μας ανοιχτά, ώστε να "μεγαλώνει" το παραλληλόγραμμο που δημιουργείται με το σώμα μας (όπως στο ξύλο αμέσως πιο πάνω), και επομένως το βελάκι που ξεκινάει από το κέντρο βάρους μας να μην βγαίνει απέξω.)
Παίζουμε με το κέντρο βάρους
Κατασκευή - Οδηγίες
Χρειαζόμαστε δύο πηρούνια, έναν φελλό, μία βελόνα, μία δακτυλήθρα και ένα μολύβι:
1. Με την βοήθεια της δακτυλήθρας μπήγουμε την μισή βελόνα μέσα στον φελλό:
2. Καρφώνουμε τα πηρούνια στον φελλό, όπως στην εικόνα:
3. Τοποθετούμε την μύτη της βελόνας πάνω στο μολύβι.
(Δεν πρόκειται να πέσει με τίποτε, παρά μόνον αν κουνήσουμε εμείς την κατασκευή . Απλώς, είμαστε προσεκτικοί, για να μην γλιστρήσει η βελόνα. Για πιο σίγουρα, και πιο εύκολα, μπορούμε να τρίψουμε την μύτη του μολυβιού σε ένα χαρτί, προκειμένου να γίνει πιο επίπεδη.)
4. Απολαμβάνουμε την ισορροπία του συστήματος!
Φτιάξτε έναν χάρτινο παπαγάλο που ισορροπεί
ΚΛΙΚ στην εικόνα για να μεταφερθείτε στο blog της Τίνας Νάντσου
και ακολουθήστε τις οδηγίες:
και ακολουθήστε τις οδηγίες: