Το σελοτέιπ εκτελεί κυκλική κίνηση. Για να συμβαίνει αυτό απαιτείται κεντρομόλος δύναμη. Ρόλο κεντρομόλου δύναμης παίζει η τάση του νήματος, η οποία, καθώς το σκοινί δεν είναι ελαστικό, ισούται με το βάρος του μπουκαλιού με το νερό που είναι κρεμασμένο στην άλλη του άκρη. Αν βέβαια το σελοτέιπ δεχόταν απλά την τάση του νήματος τότε θα έπεφτε: πράγματι, αν το σελοτέιπ αφεθεί ελεύθερο τότε πέφτει παρασυρμένο από την «έλξη του μπουκαλιού». Για να περιστραφεί πρέπει να του προσδώσουμε και κάποια αρχική ταχύτητα.
Το ίδιο συμβαίνει, λίγο πολύ, και με τη Σελήνη: η Γη έλκει βαρυτικά τη Σελήνη η οποία ουσιαστικά πέφτει προς τη Γη αλλά ποτέ δεν φτάνει πάνω στη Γη επειδή βρέθηκε, όταν σχηματίστηκε, να έχει κάποια αρχική ταχύτητα. Ο συνδυασμός αρχικής ταχύτητας και βαρυτικής έλξης από τη Γη, η οποία λειτούργησε και λειτουργεί ως κεντρομόλος δύναμη, οδήγησε στην (σχεδόν) κυκλική τροχιά της Σελήνης γύρω από τη Γη.
Με την απλή
διάταξη του πειράματος μπορείτε να δείξετε ότι αυξάνοντας την ταχύτητα
περιστροφής του σελοτέιπ η ακτίνα περιστροφής του μεγαλώνει. Πράγματι, αυτό συμβαίνει
διότι η κεντρομόλος δύναμη Fκ είναι εδώ πάντα
ίση με το βάρος του γεμάτου μπουκαλιού, άρα σταθερή. Τότε, αύξηση της (γραμμικής) ταχύτητας
περιστροφής v συνεπάγεται και αύξηση της ακτίνας περιστροφής r του σελοτέιπ (που έχει μάζα m), όπως προκύπτει από τη σχέση:
Μπορούμε να πούμε ότι και στο σύστημα Γης-Σελήνης υπήρξε μια δυναμική κατάσταση ισορροπίας, που εξαρτήθηκε από την αρχική απόσταση των δύο σωμάτων και την αρχική ταχύτητα της Σελήνης, η οποία οδήγησε στη σημερινή απόσταση Γης-Σελήνης (που για διάφορους λόγους δεν είναι, βέβαια, σταθερή).
Μπορείτε να συζητήσετε με τους μαθητές σας τι συμβαίνει αντίστοιχα όταν ένα αυτοκίνητο πάρει μια στροφή με μεγαλύτερη ταχύτητα από όση επιτρέπεται/προβλέπεται.
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου