Μάζα vs Βάρος και Φυσικά Μεγέθη

Η μάζα και το βάρος δεν είναι το ίδιο πράγμα! Η μάζα είναι η ποσότητα ύλης που έχει ένα σώμα και παραμένει σταθερή παντού. Μετριέται σε κιλά (kg) και συμβολίζεται με m.

Το βάρος είναι η δύναμη που σε «τραβάει» η Γη προς το κέντρο της και αλλάζει από πλανήτη σε πλανήτη. Υπολογίζεται με τον τύπο W = m × g, όπου g = 9,8 m/s² στη Γη.

Τα φυσικά μεγέθη χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: τα θεμελιώδη (μάζα, χρόνος, θέση) που δεν χρειάζονται άλλα μεγέθη για να οριστούν, και τα παράγωγα (ταχύτητα, πυκνότητα, όγκος) που προκύπτουν από μαθηματικές σχέσεις.

Θυμήσου: Η μάζα σου παραμένει ίδια στη Σελήνη, αλλά το βάρος σου γίνεται 6 φορές μικρότερο!

Πυκνότητα - Γιατί Βουλιάζουν ή Επιπλέουν τα Αντικείμενα

Η πυκνότητα εξηγεί γιατί μια σιδερένια μπάλα βουλιάζει ενώ ένα κομμάτι φελλού επιπλέει! Είναι η ποσότητα ύλης (μάζα) που χωράει σε έναν συγκεκριμένο χώρο (όγκο).

Ο τύπος της πυκνότητας είναι ρ = m/V, όπου ρ είναι η πυκνότητα, m η μάζα και V ο όγκος. Μετριέται σε kg/m³.

Κάθε υλικό έχει τη δική του πυκνότητα. Όταν η πυκνότητα ενός αντικειμένου είναι μεγαλύτερη από του νερού, βουλιάζει. Όταν είναι μικρότερη, επιπλέει στην επιφάνεια.

Πρακτικό παράδειγμα: Το λάδι επιπλέει στο νερό γιατί έχει μικρότερη πυκνότητα!

Κινήσεις - Θέση και Βασικές Έννοιες

Κάθε φορά που μετακινείσαι, αλλάζεις θέση! Η κίνηση είναι η μεταβολή θέσης ενός σώματος και για να τη μελετήσουμε πρέπει να ξέρουμε: ΠΟΥ βρίσκεται, ΠΟΤΕ βρέθηκε εκεί και ΠΟΣΟ ΓΡΗΓΟΡΑ άλλαξε θέση.

Η θέση (x) είναι η απόσταση από το σημείο αναφοράς και μετριέται σε μέτρα (m). Το πρόσημο μας λέει την κατεύθυνση: θετικό σημαίνει δεξιά του σημείου αναφοράς, αρνητικό σημαίνει αριστερά.

Για παράδειγμα, αν xA = +4m, το σώμα A βρίσκεται 4 μέτρα δεξιά του σημείου αναφοράς. Αν xB = -6m, το σώμα B βρίσκεται 6 μέτρα αριστερά.

Σημείωση: Το σημείο αναφοράς είναι το «μηδέν» από όπου μετράμε τις αποστάσεις!

Μετατόπιση, Διάστημα και Χρόνος

Η μετατόπιση μας δείχνει πόσο και προς τα που μετακινήθηκε ένα σώμα. Υπολογίζεται με Δx = xτελικό - xαρχικό. Αν το αποτέλεσμα είναι αρνητικό, η κίνηση έγινε προς τα αριστερά.

Το διάστημα είναι το συνολικό μήκος της διαδρομής που διανύει ένα σώμα, ανεξάρτητα από την κατεύθυνση.

Η χρονική στιγμή (t) μας λέει πότε συμβαίνει κάτι, ενώ το χρονικό διάστημα (Δt) μας δείχνει πόσο διαρκεί. Υπολογίζεται με Δt = tτελικό - tαρχικό.

Προσοχή: Η μετατόπιση μπορεί να είναι μικρότερη από το διάστημα αν το σώμα αλλάζει κατεύθυνση!

Ταχύτητα και Μετατροπές

Η ταχύτητα μας δείχνει πόσο γρήγορα μετακινείται ένα σώμα. Συμβολίζεται με U και μετριέται σε m/s.

Υπάρχουν δύο τύποι: η στιγμιαία ταχύτητα U = Δx/Δt που μας δίνει την ταχύτητα σε μια συγκεκριμένη στιγμή, και η μέση ταχύτητα Uμ = S/Δt που είναι το πηλίκο του μήκους διαδρομής προς το χρονικό διάστημα.

Για τις μετατροπές ταχύτητας θυμήσου: 1 km/h ≈ 0,3 m/s και 1 m/s = 3,6 km/h. Αυτό σημαίνει ότι 72 km/h = 20 m/s.

Συμβουλή: Οι μετατροπές ταχύτητας είναι συχνό θέμα εξετάσεων - εξασκήσου!

Δυνάμεις - Βασικές Έννοιες

Τα φυσικά μεγέθη χωρίζονται σε μονόμετρα $προσδιορίζονται μόνο από αριθμό και μονάδα, όπως 20 m/s$ και διανυσματικά (χρειάζονται και κατεύθυνση).

Η δύναμη είναι διανυσματικό μέγεθος που μπορεί να αλλάξει την κινητική κατάσταση ενός σώματος ή να το παραμορφώσει. Η κατεύθυνση περιλαμβάνει τη διεύθυνση (την ευθεία) και τη φορά (προς τα που δείχνει).

Ο νόμος του Hooke $F = K × Δl$ μας λέει ότι η επιμήκυνση ενός ελατηρίου είναι ανάλογη της δύναμης που του ασκείται. Η σταθερά K εξαρτάται από το κάθε ελατήριο.

Παράδειγμα: Όσο περισσότερο τραβάς ένα λάστιχο, τόσο περισσότερο επιμηκύνεται!

Βάρος και Τριβή

Το βάρος είναι η δύναμη που σε τραβάει ο πλανήτης προς το κέντρο του. Στη Σελήνη το βάρος σου είναι περίπου το 1/6 του γήινου! Είναι διανυσματικό μέγεθος με κατεύθυνση πάντα κατακόρυφη προς το κέντρο της Γης.

Η τριβή (T) είναι η δύναμη που ασκείται όταν δύο σώματα είναι σε επαφή και το ένα κινείται ή τείνει να κινηθεί. Είναι πάντα αντίθετη προς την κατεύθυνση της κίνησης.

Χωρίς την τριβή δεν θα μπορούσες να περπατάς - τα πόδια σου θα γλιστρούσαν συνεχώς! Από την άλλη, η τριβή φθείρει τα ελαστικά των αυτοκινήτων.

Ενδιαφέρον: Στον πάγο η τριβή είναι μικρή, γι' αυτό γλιστράμε εύκολα!

Ισορροπία και Νόμοι του Νεύτωνα

Όταν η συνολική δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα είναι μηδέν $Fολ = 0$, τότε το σώμα ισορροπεί. Αυτό σημαίνει ότι είτε είναι ακίνητο είτε κινείται με σταθερή ταχύτητα.

Οι νόμοι του Νεύτωνα εξηγούν την κίνηση: Ο 1ος νόμος είναι η συνθήκη ισορροπίας. Ο 2ος νόμος εξηγεί ότι όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα, τόσο πιο δύσκολα αλλάζει ταχύτητα το σώμα.

Ο 3ος νόμος (δράση-αντίδραση) λέει ότι όταν ένα σώμα ασκεί δύναμη σε άλλο, το δεύτερο ασκεί ίση και αντίθετη δύναμη. Οι δυνάμεις αυτές ασκούνται σε διαφορετικά σώματα.

Παράδειγμα: Όταν περπατάς, πιέζεις τη Γη και εκείνη σε πιέζει πίσω με την ίδια δύναμη!

Πίεση - Υδροστατική και Ατμοσφαιρική

Η πίεση είναι το πηλίκο της δύναμης που ασκείται κάθετα σε μια επιφάνεια προς το εμβαδό της επιφάνειας: P = F/A. Μετριέται σε Pascal $Pa = N/m²$.

Η υδροστατική πίεση οφείλεται στο βάρος του υγρού και υπολογίζεται με Pυδρ = ρ × g × h. Εξαρτάται από το βάθος, την πυκνότητα του υγρού και την επιτάχυνση της βαρύτητας. Γι' αυτό νιώθεις πίεση στα αυτιά όταν κατεβαίνεις στο βυθό της πισίνας!

Η ατμοσφαιρική πίεση οφείλεται στο βάρος του αέρα και στην επιφάνεια της θάλασσας είναι 101.000 Pa. Αν ανοίξεις τρύπα σε δοχείο με νερό, όσο πιο χαμηλά είναι η τρύπα, τόσο πιο μακριά θα φτάσει το νερό.

Γεγονός: Η πίεση στο βυθό της θάλασσας μπορεί να είναι εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική!

Ενέργεια

Ετοιμάσου να εξερευνήσεις την ενέργεια - τη δύναμη που κινεί τα πάντα γύρω σου! Από την κινητική ενέργεια όταν τρέχεις, μέχρι τη δυναμική ενέργεια όταν σκαρφαλώνεις σε ένα δέντρο.

Η ενέργεια είναι παντού και παίρνει πολλές μορφές - μηχανική, θερμική, ηλεκτρική. Το σπουδαιότερο είναι ότι η ενέργεια ποτέ δεν χάνεται, απλά μετατρέπεται από τη μια μορφή στην άλλη!

Ενδιαφέρον: Η ενέργεια είναι το «καύσιμο» που τροφοδοτεί όλες τις αλλαγές στο Σύμπαν!