Εισαγωγή στις δυνάμεις. Η Έννοια του διαγράμματος δυνάμεων και της κλίμακας.

1. 1
Σχεδιασμός δυνάμεων
Για να μελετήσουμε τη κινητική κατάσταση ενός συστήματος πρέπει να γνωρίζουμε τις δυνάμεις που
ασκούνταισ’αυτό.Στοπιο κάτωπαράδειγμα ο ορειβάτης ισορροπεί κρεμασμένος από ένα σχοινί σε ένα
γκρεμό.
Η εικόνα (Α) είναιμια φωτογραφία τουσυστήματος.Η εικόνα (Β) παρουσιάζει το υπό μελέτη σύστημα με
τις δυνάμεις που ασκούνται σ’ αυτό και η εικόνα (Γ) παρουσιάζει το διάγραμμα δυνάμεων του
συστήματος. Στην εικόνα (Γ) το υπό μελέτη σώμα παρουσιάζεται απλώς με μια κουκίδα και οι δυνάμεις
που ασκούνται σ’ αυτό σχεδιάζονται όλες από το κέντρο της κουκίδας.
Κάθε δύναμη που ασκείται στον ορειβάτη (στο υπό μελέτη σύστημα) έχει διαφορετική προέλευση και
διαφορετικό όνομα. Η δύναμη S είναι η τάση του σχοινιού, η δύναμη Β είναι το βάρος του ορειβάτη που
ασκείται από βαρυτικό πεδίο της γης, η δύναμη Ν είναι η κάθετη δύναμη επαφής που οφείλεται στην
επαφή του ποδιού του ορειβάτη με τον γκρεμό και η δύναμη Τ είναι η δύναμη της τριβής.
Γενικά για τις δυνάμεις
Η δύναμη είναι διανυσματικό φυσικό μέγεθος και για να περιγραφεί πλήρως πρέπει να γνωρίζουμε το
μέτρο καιτην κατεύθυνσήτης. Οι δυνάμεις,όπωςκαι όλα τα διανυσματικά μεγέθη, αναπαριστούνται με
βέλη. Το μήκος του βέλους μας πληροφορεί για το μέτρο της δύναμης ενώ ο προσανατολισμός του μας
πληροφορεί για την κατεύθυνσή της. Η μονάδα μέτρησης της δύναμης είναι το Ν (Newton).
Παράδειγμα 1.
Στην πιο κάτω εικόνα φαίνονται οι δυνάμεις που ασκούνται σε δύο σώματα Α και Β.
Η δύναμηπου ασκείται στο σώμα Α έχει μέτρο 3Ν ενώ η δύναμη που ασκείται στο σώμα Β έχει μέτρο 5Ν.
Η κατεύθυνση και των δύο δυνάμεων είναι προς τα δεξιά.

2. 2
Στο πιο πάνω παράδειγμα η δύναμη με μέτρο 3Ν αναπαραστάθηκε με ένα βέλος μήκους 3cm και η
δύναμη με μέτρο 5Ν αναπαραστάθηκε με ένα βέλος μήκους 5cm. Δηλαδή, οι δυνάμεις σχεδιάστηκαν με
κλίμακα 1cm : 1N. Η χρήσητης κλίμακας είναι απαραίτητη ώστε το σχήμα να είναι ακριβές. Επίσης, όταν
το μέτροτωνδυνάμεωνείναι μεγάλο (π.χ. 40Ν, 100Ν), είναι απαραίτητη η χρήση κλίμακας διαφορετικής
από την κλίμακα 1cm : 1N.
Παράδειγμα 2.
Σχεδιάστε τις δυνάμεις που ασκούνται στα πιο κάτω σώματα σύμφωνα με τις οδηγίες:
(α) Μέτρο δύναμης: 10Ν
κατεύθυνση: οριζόντια προς τ’ αριστερά
κλίμακα: 1cm : 2N
(β) Μέτρο δύναμης: 30Ν
κατεύθυνση: κατακόρυφα προς τα κάτω
κλίμακα: 1cm : 10N
Παράδειγμα 3.
Να βρείτετο μέτροκαιτηνκατεύθυνση (γωνία που σχηματίζουν με την οριζόντιο) των δυνάμεων στις πιο
κάτω περιπτώσεις, αν η κλίμακα είναι 1cm : 4N.
(α)
(β)
(γ)