Προσοχή: το σανίδι πάνω στο οποίο αφήνουμε το κουτί χρειάζεται να είναι τραχύ (απλάνιστο) για να υπάρχει μεγάλος συντελεστής τριβής ανάμεσα σε αυτό και το κουτί, διαφορετικά το κουτί θα «σπινάρει».
Στις πρώτες τάξεις του Λυκείου η ερμηνεία που μπορεί να δοθεί είναι ενεργειακή: Ένα σώμα ισορροπεί στη θέση που έχει τη μικρότερη δυναμική ενέργεια, κατά συνέπεια εκεί που το κέντρο βάρους του είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερα. Όπως έχει αρχικά τοποθετηθεί το σώμα, το κέντρο βάρους του είναι ψηλά. Μπορείτε να δείξετε, τοποθετώντας κατάλληλα το ανοικτό μέρος του κουτιού προς τα παιδιά, ότι καθώς το κουτί κυλά προς τον ανήφορο το κέντρο βάρους πέφτει, κατεβαίνει. Όταν, καθώς το κουτί κυλάει τον κατήφορο, κάποια στιγμή το κέντρο βάρους αρχίζει να ανεβαίνει, το κουτί ταλαντώνεται ελαφρά και τελικά σταματά.
Στην Γ΄ Λυκείου μπορείτε να ερμηνεύσετε την κίνηση του κουτιού χρησιμοποιώντας την έννοια ροπή. Όσο ο φορέας του βάρους των καρφιών δεν διέρχεται από τον άξονα περιστροφής του κουτιού (τον άξονα συμμετρίας του) ασκεί ροπή ως προς αυτόν τείνοντας, στην αρχική θέση του κουτιού, να περιστρέψει το σώμα σύμφωνα με τους δείκτες του ρολογιού. Στην περιστροφή αυτή αντιτίθεται η ροπή της στατικής τριβής έτσι ώστε να ικανοποιείται η συνθήκη κύλισης και το κουτί να ανεβαίνει τελικά την ανηφόρα. Αν η στατική τριβή δεν είναι αρκετά μεγάλη, το κουτί απλά θα σπινάρει. Η κατάσταση αλλάζει όταν τα καρφιά βρεθούν, λόγω της περιστροφής του κουτιού, πιο αριστερά από το σημείο επαφής κουτιού-σανίδας, οπότε αλλάζει η φορά της ροπής του βάρους τους και η κίνηση επιβραδύνεται μέχρι που γρήγορα σταματά, και μετά από μια μικρή ταλάντωση γύρω από τη νέα θέση ισορροπίας του κουτιού σταματά αφού πλέον η συνισταμένη δυνάμεων και ροπών μηδενίζεται.
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου