Οι δυνάμεις συνοπτικά και ο νόμος του Hooke

Τι είναι οι δυνά­μεις;

Φαντά­σου να σπρώ­χνεις μια πόρ­τα για να ανοί­ξει, να τρα­βάς ένα κου­τί στο πάτω­μα ή ακό­μα και να αισθά­νε­σαι το βάρος του σώμα­τός σου όταν στέ­κε­σαι. Όλες αυτές οι κατα­στά­σεις περι­λαμ­βά­νουν μια κοι­νή έννοια: τη δύνα­μη. Η δύνα­μη είναι μια θεμε­λιώ­δης έννοια στη Φυσι­κή που περι­γρά­φει την αλλη­λε­πί­δρα­ση μετα­ξύ σωμά­των, η οποία μπο­ρεί να προ­κα­λέ­σει αλλα­γές στην κίνη­σή τους ή ακό­μα και στη μορ­φή τους.

Απλο­ποι­η­μέ­να, η δύνα­μη ορί­ζε­ται ως:

«Μια ώθη­ση ή έλξη που ασκεί­ται σε ένα σώμα, με απο­τέ­λε­σμα να του προσ­δί­δε­ται επι­τά­χυν­ση (δηλα­δή να αλλά­ζει η ταχύ­τη­τά του) ή να παρα­μορ­φώ­νε­ται.»

Για να κατα­νο­ή­σου­με καλύ­τε­ρα τη δύνα­μη, αξί­ζει να σημειώ­σου­με ότι:

1. Είναι δια­νυ­σμα­τι­κό μέγε­θος: Δηλα­δή, έχει όχι μόνο μέτρο (πόσο «δυνα­τή» είναι) αλλά και κατεύ­θυν­ση. Για παρά­δειγ­μα, αν σπρώ­ξεις μια καρέ­κλα προς τα ανα­το­λι­κά, η κίνη­σή της θα δια­φέ­ρει από το να την σπρώ­ξεις προς τα δυτι­κά.
2. Προ­έρ­χε­ται από αλλη­λε­πι­δρά­σεις: Όπως η επα­φή (π.χ. όταν σπρώ­χνεις ένα τρα­πέ­ζι) ή δυνά­μεις από από­στα­ση (π.χ. η βαρύ­τη­τα της Γης που σε κρα­τά στο έδα­φος).
3. Εμφα­νί­ζε­ται σε πολ­λές μορ­φές: Τρι­βή, κανο­νι­κή δύνα­μη (η αντί­δρα­ση του εδά­φους όταν στέ­κε­σαι), τάση (σε σχοι­νιά), ηλε­κτρο­μα­γνη­τι­κές δυνά­μεις κ.ά.

Η δύνα­μη δεν αλλά­ζει μόνο την κίνη­ση (όπως περι­γρά­φουν οι νόμοι του Νεύ­τω­να), αλλά μπο­ρεί να προ­κα­λέ­σει και παρα­μόρ­φω­ση σε ελα­στι­κά σώμα­τα (π.χ. όταν ζου­λάς ένα σφουγ­γά­ρι ή τρα­βάς ένα ελα­τή­ριο). Για να μετρη­θεί, χρη­σι­μο­ποιού­με το δυνα­μό­με­τρο. Η μονά­δα μέτρη­σης της δύνα­μης στο Διε­θνές Σύστη­μα Μονά­δων είναι το 1 Newton (N).

Κατα­νο­ώ­ντας τη δύνα­μη, μπο­ρού­με να εξη­γή­σου­με φαι­νό­με­να από το πώς κινεί­ται μια μικρή μπά­λα μέχρι το πώς δια­τη­ρού­νται οι πλα­νή­τες σε τρο­χιά γύρω από τον Ήλιο! Είναι το εργα­λείο που «κρύ­βε­ται» πίσω από πολ­λές μετα­βο­λές στην φύση — η αόρα­τη αιτία που κάνει τον κόσμο να λει­τουρ­γεί!

Ψηφια­κό σχο­λι­κό βιβλίο

1.2 Δυνα­μι­κή σε μία διά­στα­ση

Προ­σο­μοί­ω­ση από το PhET

Φύλ­λο εργα­σί­ας 1: Σχε­δί­α­ση δύνα­μης

Φύλ­λο εργα­σί­ας 2: Δυνά­μεις — Νόμος του Hooke