...κινητή τροχαλία και ταλάντωση Στη διπλανή διάταξη η τροχαλία κέντρου Κ έχει ακτίνα R και μάζα M=4Kg ενώ η μικρή τροχαλία έχει μάζα m=1Kg και ακτίνα r. H m1=3Kg ενώ το ελατήριο έχει σταθερά Κ=400Ν/m. Τραβάμε τη μάζα m προς τα κάτω κατά d=10cm και στη συνέχεια την αφήνουμε ελεύθερη. Να βρείτε πως μεταβάλλεται με το χρόνο η δύναμη που F που ασκείται από τον τοίχο στη μικρή τροχαλία. Για την τροχαλία ισχύει Ιcm=1/2MR2 ακόμη g=10m/s2. Λύση:
ΚΥΜΑΤΑ
Πανελλήνιος Διαγωνισμός Φυσικής 2012
Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το στιγμιότυπο τη χρονική στιγμή t΄=0,3s αρμονικού κύματος πλάτους Α=10cm, και περιόδου Τ=0,4s, που διαδίδεται στην αντίθετη κατεύθυνση από αυτήν του ημιάξονα Οx με ταχύτητα υ=10m/s.
α. Προσδιορίστε το σημείο Κ της ευθείας x’x που αρχίζει να ταλαντεύεται τη χρονική στιγμή t=0.
β. Να γράψετε την εξίσωση της απομάκρυνσης με το χρόνο του σημείου 0, y(0)=f(t), και να την παραστήσετε γραφικά.
γ. Να γράψετε την εξίσωση του κύματος και να παραστήσετε γραφικά την απομάκρυνση του σημείου Μ με xM=-3m. δ. Να σχεδιάσετε το στιγμιότυπο του κύματος τη χρονική στιγμή t΄΄=0,5s. Λύση: ΣχόλιαΣχόλιο
81. Τροχός που «πέφτει» και μάζες που ολισθαίνουν
Γύρω από τον ομογενή τροχό του σχήματος μάζας Μ=4Κg και ακτίνας R, είναι τυλιγμένο πολλές φορές ένα αβαρές νήμα. Το ένα ελεύθερο άκρο του νήματος μέσω αβαρούς τροχαλίας δένεται με σώμα μάζας m1=1Kg και το άλλο ελεύθερο άκρο του νήματος μέσω αβαρούς τροχαλίας δένεται με σώμα μάζας m2=2Kg. Τα σώματα m1 και m2 μπορούν να ολισθαίνουν πάνω σε οριζόντιο επίπεδο. Αφήνουμε τον τροχό ελεύθερο να κινηθεί. Α) Αν η m1 ολισθαίνει χωρίς τριβές, τότε για ποιες τιμές της στατικής τριβής ανάμεσα στο οριζόντιο επίπεδο και τη μάζα m2, η m2 δεν ολισθαίνει; (παραμένει ακίνητη). Β) Αν ο συντελεστής τριβής ολίσθησης ανάμεσα στο οριζόντιο επίπεδο και τη μάζα m2 γίνει μ=0,5, τότε να υπολογιστεί η επιτάχυνση της m2. Γ) Αν και τα δυο σώματα m1 και m2 ολισθαίνουν χωρίς τριβές πάνω στο οριζόντιο επίπεδο, τότε να υπολογιστούν: α) Οι επιταχύνσεις των m1 και m2, β) οι τάσεις των νημάτων, γ) η κινητική ενέργεια του συστήματος όταν ο κύλινδρος «πέσει» κατά xcm=0,42m, δ) ο ρυθμός μεταβολής της κινητικής ενέργειας των m1,m2 και Μ για xcm=0,42m. Δίνεται για τον τροχό Ιcm=M×R2 και g=10m/s2. Συνοπτική λύση: 82. Μη μετωπική ελαστική κρούση m1 και m2 -2 Μια σφαίρα μάζας m1=5Kg κινείται (ολισθαίνει) οριζόντια με ταχύτητα υ=1m/s και συγκρούεται μη μετωπικά και ελαστικά με αρχικά ακίνητη σφαίρα μάζας m2=7Kg. Αν μετά την κρούση η σφαίρα m1 κινείται με ταχύτητα υ1 που σχηματίζει με την οριζόντια διεύθυνση γωνία θ1=600, τότε να υπολογίσετε την ταχύτητα υ1 καθώς και την ταχύτητα υ2 της m2, μετά την κρούση. Τριβές δεν υπάρχουν. Συνοπτική λύση: ή και εδώ 83. Κρούση 3 σφαιρών Από Halliday - Resnick Διαθέτουμε τρεις όμοιες λείες σφαίρες Σ, Σ1 και Σ2, μάζας m η καθεμία που βρίσκονται πάνω σε λείο οριζόντιο δάπεδο. Οι σφαίρες Σ1 και Σ2 εφάπτονται αρχικά όπως φαίνεται στο σχήμα. Η σφαίρα Σ κινείται αρχικά με οριζόντια ταχύτητα υ0=5m/s, η οποία είναι κάθετη στη διάκεντρο των Σ1 και Σ2. Όλες οι κρούσεις θεωρούνται ελαστικές. Να υπολογιστούν οι ταχύτητες των τριών σφαιρών μετά την κρούση. Συνοπτική λύση: 85. Πλάγια κρούση σε κεκλιμένο επίπεδο Σφαίρα Σ σχετικά μικρής μάζας m=0,04Kg, προσπίπτει σε λείο κεκλιμένο επίπεδο γωνίας κλίσης φ=600. Η σφαίρα αρχικά κινείται οριζόντια, παράλληλα στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου με σταθερή ταχύτητα, μέτρου υ=100m/s. Αν η κρούση της σφαίρας με το κεκλιμένο επίπεδο είναι ελαστική και ο χρόνος επαφής της μ’ αυτό είναι Δt=10-2 s, να βρείτε: α) την ταχύτητα της σφαίρας (μέτρο – κατεύθυνση) μετά την κρούση, β) τη δύναμη που δέχτηκε η σφαίρα κατά την κρούση. Η σφαίρα εκτελεί μόνο μεταφορική κίνηση. Συνοπτική λύση: 100. Κυλινδρικό κουτάκι μπύρας Ο κύλινδρος του σχήματος είναι ένα άδειο ομογενές κουτάκι μπύρας αμελητέου πάχους μάζας m=80g ακτίνας R=4cm και ύψους h=12cm. Ο κύλινδρος αυτός μπορεί να περιστρέφεται γύρω από τον άξονα συμμετρίας του. Αβαρές σχοινί είναι τυλιγμένο στην περιφέρεια του κυλινδρικού κουτιού μπύρας και στο ελεύθερο άκρο του είναι δεμένο σώμα μάζας m1. Ακόμη μέσω ενός δεύτερου αβαρούς σχοινιού έχουμε δέσει μια ράβδο μάζας M=240g και μήκους L=0,3m με το κουτί μπύρας, όπως φαίνεται στο σχήμα. Α) Να υπολογίσετε τη μάζα m1 ώστε το σύστημα να ισορροπεί. Β) Τη χρονική στιγμή t0=0 κόβουμε το σχοινί που συνδέει τη ράβδο με το κουτί. i) Να υπολογίσετε τη γωνιακή ταχύτητα της ράβδου όταν αυτή γίνει κατακόρυφη. ii) Να υπολογίσετε την επιτάχυνση με την οποία θα κινηθεί η μάζα m1. Δίνεται για τη ροπή αδράνειας της ράβδου ΙΑ= 0,33ML2 για τη ροπή αδράνειας κυκλικού δίσκου μάζας m΄ και ακτίνας R ότι Ι= 0,5m΄R2 και g=10m/s2. Συνοπτική λύση: ΣχόλιαΈνας κύλινδρος μάζας m=0,2 Kg, ακτίνας R=4cm και ύψους h=20 cm, περιστρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω=4π rad/s, ενώ ταυτόχρονα ολισθαίνει πάνω στον άξονα περιστροφής zz΄. Η περιστροφή γίνεται έτσι ώστε το διάστημα (z) που διανύει ο κύλινδρος κατά μήκος του άξονα περιστροφής είναι ανάλογο με τη γωνία στροφής (φ). Τότε πραγματοποιεί ομαλή ελικοειδή κίνηση.
α) Να υπολογίσετε το διάστημα που θα διανύσει ο κύλινδρος πάνω στον άξονα περιστροφής σε χρόνο t=5s.
β) Να υπολογίσετε την κινητική του ενέργεια. Τριβές δεν υπάρχουν. Ιcm = 0,5mR2
ή εδώ
ΣχόλιαΟμογενής άκαμπτη ράβδος ΑΒ έχει μήκος L=1,2m και μάζα Μ=0,1 Kg. Το άκρο Α της ράβδου είναι ελεύθερο. Στο άκρο Β της ράβδου υπάρχει στερεωμένο σφαιρίδιο μάζας m=0,2Kg.
Α) Να βρείτε σε ποια θέση Κ πάνω στη ράβδο, πρέπει να δέσουμε ένα αβαρές νήμα το άλλο άκρο του οποίου είναι δεμένο στο ταβάνι, ώστε η ράβδος να ισορροπεί σε οριζόντια θέση όπως φαίνεται στο σχήμα.
Β) Κατόπιν κόβουμε το νήμα. Τότε η ράβδος θα εκτελέσει
i) Μεταφορική κίνηση.
ii) Στροφική κίνηση.
iii) Σύνθετη κίνηση.
Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να τη δικαιολογήσετε.
Γ) Στη συνέχεια και μόλις το σύστημα ράβδος – μάζα m «πέσει» κατά h=0,2m από την αρχική οριζόντια θέση η μάζα m συγκρούεται πλαστικά με μάζα m1=0,1 Kg, που κινείται κατακόρυφα προς τα πάνω με σταθερή ταχύτητα υ1=3,25m/s. Αν η διάρκεια της κρούσης θεωρείται αμελητέα, τότε:
α) Να υπολογίσετε την κοινή ταχύτητα του συσσωματώματος μετά την κρούση.
β) Να υπολογίσετε τη γωνιακή ταχύτητα του συσσωματώματος μετά την κρούση.
γ) Σε πόσο ύψος τουλάχιστον πρέπει να βρίσκεται αρχικά η ράβδος, ώστε όταν φτάσει στο έδαφος να είναι κατακόρυφη για πρώτη φορά;
Δ) Αν κάποια στιγμή πριν κοπεί το νήμα και καθώς η ράβδος ισορροπεί οριζόντια, αποκολληθεί η μάζα m, τότε να υπολογιστεί εκείνη τη στιγμή η γωνιακή επιτάχυνση της ράβδου καθώς και η τάση του νήματος.
Ε) Αν μόλις το σύστημα ράβδος – μάζα m «πέσει» κατά h=0,2m από την αρχική οριζόντια θέση, η μάζα m συγκρούεται ελαστικά με τη σφήνα του σχήματος, και η διάρκεια της κρούσης είναι Δt=10-3s, τότε να υπολογίσετε τη γωνιακή ταχύτητα του συστήματος αμέσως μετά την κρούση.
Δίνεται για τη ράβδο Icm= 1/12ML2 και g=10m/s2 .
ΣχόλιαΈστω ότι θέλουμε να μαγνητίσουμε ένα αρχικά αμαγνήτιστο υλικό. Πόσο είναι τότε το έργο μαγνήτισης του υλικού;
104. Απομακρύνονται ή πλησιάζουν;
Δυο σώματα πραγματοποιούν Α.Α.Τ με εξισώσεις x1=A1ημω1t και x2=A2ημω2t με Α2=2A1 και ω1=3ω2.
Τότε:
α) να βρείτε ποιες χρονικές στιγμές στη διάρκεια μιας περιόδου τα δυο σώματα συναντώνται.
β) Από τη χρονική στιγμή 0 (αρχή της ταλάντωσης των δυο σωμάτων), μέχρι και τη χρονική στιγμή της πρώτης συνάντησής τους τα σώματα πλησιάζουν ή απομακρύνονται;
Σχόλια
Σώμα πραγματοποιεί Α.Α.Τ στον άξονα xx΄ πλάτους Α και περιόδου T. Τη χρονική t το σώμα βρίσκεται στη θέση Κ με x1=-10cm κινούμενο με θετική ταχύτητα (υ>0) και τη χρονική στιγμή t+6 περνάει για πρώτη φορά από τη θέση Λ με x2=10cm.
Αν τη χρονική στιγμή t+12 περνάει για πρώτη φορά από τη θέση Μ με x1=10cm κινούμενο με αρνητική ταχύτητα (υ<0) τότε:
α) Να υπολογιστούν η περίοδος T και το πλάτος Α της ταλάντωσης.
β) Αν t=1s τότε να υπολογιστεί η αρχική φάση φ0 της ταλάντωσης.
γ) Να κατασκευάσετε το διάγραμμα x(t) για 0£t£T.
δ) Να υπολογιστεί η ένταση της ταλάντωσης.
Σχόλια106. Άσκηση ΟΕΦΕ
Ο ομογενής δακτύλιος του παρακάτω σχήματος έχει μάζα Μ και ακτίνα R=0,1m. Η σημειακή μάζα m είναι ακλόνητα συνδεδεμένη στο σημείο Α. Το σύστημα μπορεί να περιστρέφεται χωρίς τριβές γύρω από άξονα που διέρχεται από το σημείο Β αντιδιαμετρικό του Α. Αφήνουμε το σύστημα ελεύθερο να περιστραφεί έτσι ώστε αρχικά η ΑΒ να είναι μια οριζόντια διάμετρος. Τότε
α) Να υπολογίσετε την αρχική γωνιακή επιτάχυνση του συστήματος.
β) Να υπολογίσετε την γωνιακή του ταχύτητα μόλις η διάμετρος ΑΒ γίνει κατακόρυφη.
γ) Αν εκείνη τη στιγμή η μάζα m ξεκολλήσει τότε πόσο ψηλά θα φτάσει το Κ.Μ του δακτυλίου;
δ) Αν εκείνη τη στιγμή η μάζα m συγκρουστεί πλαστικά με μια όμοια σημειακή μάζα m τότε πόσο ψηλά θα φτάσει το Κ.Μ του δακτυλίου σε αυτήν την περίπτωση;
Δίνεται για το δακτύλιο Ιcm=MR2 και g=10m/s2.
107. Ράβδος και δίσκος
Ομογενής ράβδος ΑΓ έχει μήκος L=1m, μάζα M=3Kg και ισορροπεί αρχικά σε οριζόντια θέση. Στο άκρο Γ της ράβδου υπάρχει δίσκος μάζας m=1Kg και ακτίνας R=0,1m, που στρέφεται κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού, σε κατακόρυφο επίπεδο και γύρω από οριζόντιο άξονα που περνά από το κέντρο του, που ταυτίζεται με το άκρο Γ της ράβδου όπως φαίνεται στο σχήμα. H σταθερή γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του δίσκου είναι ωδ=100rad/s. Στη συνέχεια αφήνουμε το σύστημα ελεύθερο να περιστραφεί γύρω από το άκρο Α της ράβδου. Να υπολογιστούν:
α) Η γωνιακή επιτάχυνση (αγων), του συστήματος ράβδου – δίσκου τη στιγμή που το αφήνουμε ελεύθερο.
β) Η στροφορμή του συστήματος ως προς τον άξονα περιστροφής τη στιγμή που καθώς περιστρέφεται βρίσκεται στην κατακόρυφη θέση.
γ) Η κινητική ενέργεια του συστήματος όταν η ράβδος έχει περιστραφεί κατά 300.
Δίνονται: Η ροπή αδράνειας της ράβδου για άξονα που περνά από το Κ.Μ της Ιcm=1/12*ML2, η ροπή αδράνειας του δίσκου ως προς το Κ.Μ του Ιδ=0,5mR2 και η επιτάχυνση της βαρύτητας g=10m/s2.
Σχόλιο
Ομογενής ράβδος ΑΓ έχει μήκος L=1m, μάζα M=3Kg και ισορροπεί αρχικά σε οριζόντια θέση. Στο άκρο Γ της ράβδου υπάρχει ένας επίπεδος συμπαγής δίσκος μάζας m=1kg και ακτίνας R=10cm, στον οποίο έχουμε κάνει μια κυκλική οπή ακτίνας r=2,5cm (r<R). Το κέντρο της οπής απέχει από το κέντρο Γ του δίσκου απόσταση d=5cm με d<R.
Ο δίσκος με την οπή περιστρέφεται ελεύθερα, γύρω από έναν οριζόντιο άξονα που περνά από το κέντρο του Γ με ωδ=100rad/s όπως φαίνεται στο σχήμα..
Στη συνέχεια αφήνουμε το σύστημα ελεύθερο να περιστραφεί γύρω από το άκρο Α της ράβδου. Να υπολογιστούν:
α) Η γωνιακή επιτάχυνση (αγων), του συστήματος ράβδου – δίσκου τη στιγμή που το αφήνουμε ελεύθερο.
β) Να υπολογιστεί η αρχική κινητική ενέργεια του δίσκου.
Δίνονται: Η ροπή αδράνειας της ράβδου για άξονα που περνά από το Κ.Μ της Ιcm=ML2, η ροπή αδράνειας δίσκου μάζας m και ακτίνας R ως προς το Κ.Μ του Ιδ=mR2 και η επιτάχυνση της βαρύτητας g=10m/s2.
108. Κύλινδρος και σημειακή μάζα m.
Στο εσωτερικό ενός κυλινδρικού κουτιού μάζας Μ=0,7 Kg και ακτίνας r=20 cm, έχουμε κολλήσει μια μικρή μεταλλική σφαίρα μάζας m=1 Kg. Το σύστημα τοποθετείται σε κεκλιμένο επίπεδο γωνίας κλίσης φ=300, έτσι ώστε η ΚΑ να είναι παράλληλη στο κεκλιμένο επίπεδο. Τότε:
α) Να υπολογίσετε τη ροπή του βάρους της σφαίρας ως προς το σημείο Κ,
β) Να υπολογίσετε την αρχική γωνιακή
επιτάχυνση τη στιγμή που αφήνουμε το σύστημα να κινηθεί πάνω στο κεκλιμένο επίπεδο.
γ) Αν το σύστημα ισορροπεί να υπολογιστούν η στατική τριβή και η κάθετη αντίδραση από το κεκλιμένο επίπεδο στο σύστημα των δυο σωμάτων.
δ) Αν απομακρύνουμε τη μάζα m τότε πόση γίνεται η γωνιακή επιτάχυνση του κυλίνδρου;
Δίνονται: g=10m/s2, ημ600=0,86 και ότι η ροπή αδράνειας του κυλίνδρου ως προς άξονα που περνάει από το κέντρο μάζας του είναι Icm=0,5Mr2.
Η Άσκηση αφιερώνεται στο Διονύση Μητρόπουλο που μας πρωτοέδωσε την απορία και τη λύση για την άσκηση.
και εδώ
Σχόλια1. Ένα σώμα μάζας m=1Kg ισορροπεί δεμένο πάνω σε κατακόρυφο ελατήριο σταθεράς Κ=400Ν/m. Τη χρονική στιγμή t=0 εξασκούμε στο σώμα μια σταθερή κατακόρυφη δύναμη F=90N με φορά προς τα κάτω όπως φαίνεται στο σχήμα.
α) Να αποδείξετε ότι το σύστημα πραγματοποιεί α.α.τ και να υπολογιστεί η ενέργεια της ταλάντωσης.
β) Να γράψετε την εξίσωση x(t) της α.α.τ. θεωρείστε την προς τα πάνω φορά θετική.
γ) Να υπολογιστεί το έργο της δύναμης F (WF), το έργο του βάρους (Ww) καθώς και το έργο της δύναμης του ελατηρίου (WFελ), σε χρόνο T/4 από τη στιγμή που άρχισε να ασκείται η δύναμη F.
δ) Να γίνει η γραφική παράσταση της απομάκρυνσης d του σώματος από τη θέση φυσικού μήκους του ελατηρίου σε συνάρτηση με το χρόνο t. Δίνεται g=10m/s2.
ΣχόλιαΣώμα μάζας m=9 Kg πραγματοποιεί Α.Α.Τ στον άξονα xx΄. Τη χρονική t0=0 το σώμα διέρχεται από τη θέση ισορροπίας του κινούμενο προς τη θετική κατεύθυνση και η εξίσωση της απομάκρυνσής του είναι x=8ημ(π/12t) S.I.
Αν κάθε φορά που το σώμα περνά από τις θέσεις μέγιστης απομάκρυνσης καθώς και από τη θέση ισορροπίας του, η μάζα του ελαττώνεται κατά m/4 , τότε
α) Να γράψετε την εξίσωση της ταλάντωσής του για t>t3 όπου t3 είναι η χρονική στιγμή που θα βρεθεί στη θέση x=-A για πρώτη φορά.
β) Πόση είναι τότε η ενέργεια της ταλάντωσής του; Δίνεται sqr(3)=1,7 , sqr(2)=1,4 και π2=10.
και εδώ
ΣχόλιαΤο σώμα Σ του σχήματος έχει μάζα m=4Kg. Το Σ είναι δεμένο στην άκρη δυο κατακόρυφων ελατηρίων συνδεδεμένων σε σειρά με σταθερές Κ1=200Ν/m και Κ2=400N/m όπως φαίνεται στο σχήμα. Αρχικά το σύστημα ισορροπεί πάνω σε οριζόντιο επίπεδο.
Στη συνέχεια ανυψώνουμε κατακόρυφα το σώμα κατά h=1m πάνω από το οριζόντιο επίπεδο, εξασκώντας στο ελεύθερο άκρο του ελατηρίου Κ1 κατάλληλη κατακόρυφη δύναμη F και το στερεώνουμε στην οροφή στο σημείο Α.
Να βρείτε:
Α) Το ελάχιστο έργο της δύναμης F, μέχρι τη στιγμή που αναρτούμε το σώμα στο σημείο Α.
Β) Στη συνέχεια απομακρύνουμε μέγιστα το σώμα Σ, κατακόρυφα προς τα κάτω και το ελατήριο Κ2 επιμηκύνεται επιπλέον κατά ΔL2=0,06 m ενώ τη χρονική στιγμή t=0 το αφήνουμε ελεύθερο. Να δείξετε ότι το σύστημα πραγματοποιεί α.α.τ και να γράψετε την εξίσωσή της. Θεωρείστε την προς τα κάτω φορά θετική.
Γ) Κόβουμε το ελατήριο Κ1 στη μέση και δένουμε στο ένα άκρο του το σώμα μάζας m. Στη συνέχεια αναρτούμε το σύστημα κατακόρυφα και το θέτουμε σε α.α.τ. Να συγκρίνετε την περίοδο της ταλάντωσης με αυτή του προηγούμενου ερωτήματος.
Δίνεται g=10m/s2 .
ή
ΣχόλιαΤο σώμα Σ του σχήματος έχει μάζα , m= 1Kg και αρχικά ισορροπεί δεμένο στο ένα άκρο οριζόντιου ελατηρίου σταθεράς Κ1=100N/m, ενώ απλώς ακουμπάει στο ελατήριο σταθεράς Κ2=800Ν/m. Το Σ βρίσκεται πάνω σε λείο οριζόντιο επίπεδο, ενώ τα ελατήρια έχουν το ίδιο φυσικό μήκος, όπως φαίνεται στο σχήμα. Απομακρύνουμε το σώμα Σ από τη θέση ισορροπίας του κατά d=0,6m και το αφήνουμε ελεύθερο. Να γίνει η γραφική παράσταση της δύναμης επαναφοράς που εξασκείται πάνω στο σώμα σε συνάρτηση με την απομάκρυνση x από τη Θ.Ί.Τ και μεταξύ των ακραίων θέσεων της ταλάντωσης.
β) Να γίνει η γραφική παράσταση της δυναμικής ενέργειας σε συνάρτηση με την απομάκρυνση x από τη Θ.Ί.Τ.
γ) Ποια είναι η περίοδος T της αρμονικής ταλάντωσης; Να γίνει η γραφική παράσταση της απομάκρυνσης x(t) για ......
και
ΣχόλιαΤα σώματα Σ1 και Σ2 του σχήματος έχουν μάζες Μ=4Kg και m=1Kg αντίστοιχα. Το Σ1 είναι δεμένο στην άκρη του ελατηρίου σταθεράς Κ=500N/m ενώ το Σ2 ακουμπά πάνω στο Σ1. Αρχικά το σύστημα ισορροπεί. Μετακινούμε τα σώματα ώστε το ελατήριο να συσπειρωθεί επιπλέον κατά A=ΔL=0,1m ενώ ασκούμε στο Σ2 μια σταθερή οριζόντια δύναμη F=2,5N όπως φαίνεται στο σχήμα. Στη συνέχεια τη χρονική στιγμή t=0, αφήνουμε το σύστημα ελεύθερο και αυτό πραγματοποιεί α.α.τ. Αν ο συντελεστής τριβής ολίσθησης μεταξύ των δυο σωμάτων είναι μ=0,5 να βρείτε:
α) Σε ποια θέση αρχίζει η ολίσθηση του Σ2; Ποια χρονική στιγμή γίνεται αυτό για πρώτη φορά;
β) Για πόσο χρόνο θα ολισθαίνει το Σ2 πάνω στο Σ1 μέχρι να σταματήσει η ολίσθηση για πρώτη φορά;
γ) Ποια είναι η συνολική επιτάχυνση του Σ2 στη θέση που το ελατήριο έχει το φυσικό του μήκος;
Δίνεται g=10m/s2 .
Σχόλια
Στη διάταξη του σχήματος δίνονται η σταθερά του ελατηρίου K=100N/m και ότι η μάζα του σώματος Σ είναι m=4Kg.
Το χέρι μας ασκεί περιοδική δύναμη F, και το σώμα Σ εκτελεί εξαναγκασμένη αρμονική ταλάντωση συχνότητας f1=Hz και πλάτους Α=4,4cm χωρίς αρχική φάση. Το σώμα κινούμενο δέχεται δύναμη αντίστασης Fαντ= -b×υ με σταθερά απόσβεσης b=0,4Kg×s-1.
α) Να γράψετε τις σχέσεις της απομάκρυνσης και της ταχύτητας του ταλαντωτή σε συνάρτηση με το χρόνο.
β) Να γράψετε την εξίσωση της δύναμης F του διεγέρτη σε συνάρτηση με το χρόνο.
γ) Να υπολογίσετε τη δύναμη του διεγέρτη τη χρονική στιγμή t, καθώς και το ρυθμό προσφερόμενης ενέργειας εκείνη τη στιγμή.
δ) Να γράψετε την εξίσωση της δύναμης F του διεγέρτη σε συνάρτηση με το χρόνο όταν έχουμε συντονισμό και να υπολογίσετε το ρυθμό προσφερόμενης ενέργειας τη στιγμή t.
ΣχόλιαΣώμα μάζας m=1kg είναι δεμένο σε οριζόντιο ελατήριο σταθεράς K που αρχικά βρίσκεται στη θέση φυσικού του μήκους. Η μάζα m βρίσκεται σε επαφή με λεία οριζόντια επιφάνεια.
Απομακρύνουμε το σώμα από την αρχική του θέση κατά A1 και το αφήνουμε ελεύθερο να ταλαντώνεται.
α) Κάποια χρονική στιγμή που τη θεωρούμε αρχή των χρόνων (t=0) και που τότε η μάζα m βρίσκεται στη θέση x1=+A1/2 και έχει υ1>0, αρχίζει να πραγματοποιεί και μια δεύτερη Α.Α.Τ της ίδιας διεύθυνσης xx΄ γύρω από την ίδια θέση ισορροπίας, με την ίδια συχνότητα ω και με πλάτος Α2=2Α1. Τότε η εξίσωση ταλάντωσης της μάζας m, γίνεται x=2ριζα3×ημ(10t+2π/3) (S.I).Ποια είναι η εξίσωση της δεύτερης ταλάντωσης; Θεωρείστε πως για όλες τις ταλαντώσεις ισχύει η γενική εξίσωση x=A×ημ(ωt+φ).
β) Τη χρονική στιγμή t=s, η μάζα m συγκρούεται με σώμα μάζας m1=m που κινείται αντίθετα με ταχύτητα υ1=20m/s. Να υπολογιστεί η απώλεια της μηχανικής ενέργειας κατά την κρούση. Ποια είναι τότε η εξίσωση ταλάντωσης του συσσωματώματος μάζας m+m1;
γ) Αν κάποια χρονική στιγμή πριν από την κρούση που τη θεωρούμε πάλι αρχή των χρόνων (t=0) η μάζα m αρχίζει να πραγματοποιεί φθίνουσα ταλάντωση με εξίσωση αυτή που υπολογίστηκε στο ερώτημα (α) όπου Α1=Α10×e-Λt, τότε να γράψετε την εξίσωση της συνισταμένης ταλάντωσης του σώματος.
ΣχόλιαΣύνθεση δύο απλών αρμονικών ταλαντώσεων της ίδιας συχνότητας, που γίνονται γύρω από το ίδιο σημείο στην ίδια διεύθυνση:
Έστω ότι ένα σώμα Σ κάνει ταυτόχρονα δυο (ή περισσότερες) απλές αρμονικές ταλαντώσεις με εξισώσεις:
x1=A1ημωt και x2=A2ημ(ωt+φ)
Η απομάκρυνσή, η ταχύτητά και η επιτάχυνση της συνισταμένης ταλάντωσης κάθε στιγμή είναι ίση με το αλγεβρικό άθροισμα των απομακρύνσεών, των ταχυτήτων και των επιταχύνσεων των επιμέρους (συνιστωσών) ταλαντώσεων στις οποίες μετέχει.
Δηλαδή ισχύει: x=x1+x2, υ=υ1+υ2 και α=α1+α2.
Η μορφή της συνισταμένης ταλάντωσης εξαρτάται από τη διαφορά φάσης φ, των δυο συνιστωσών κινήσεων.
Φυσική Γ΄ Λυκείου Γενικής ΠαιδείαςΠεριεχόμενα
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1
ΤΟ ΦΩΣ
1.1 Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ ………………………………………………………………………1
1.2 Η ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ……………………….........................................7
1.3 ΜΗΚΟΣ ΚΥΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΔΟΣΗ ΤΟΥ………………………………………………………………………………. 21
1.4 ΑΝΑΛΥΣΗ ΛΕΥΚΟΥ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΧΡΩΜΑ…………………………….47
1.5 ΠΟΛΩΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ…………………………………………………………………..71
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2
ΑΤΟΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ
2.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ ΣΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ…………………………………………………………………………………………..99
2.2 ΔΙΑΚΡΙΤΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΣΤΑΘΜΕΣ………………………………….124
2.3 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΩΤΟΝΙΩΝ…………………………………………………………………………………………….128
2.4 ΑΚΤΙΝΕΣ Χ……………………………………………………………………………………157
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3
ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ
3.1 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΥΡΗΝΩΝ…..…………………………………………………190
3.2 ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ………………………………………………..222
3.3 Η ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ………………………………………………………………………..242
3.4 ΠΥΡΗΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ………………………………………………………280
3.5 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΙ ΚΙΝΔΥΝΟΙ ΤΗΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ……… 309
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ
4.1 ΕΙΔΗ ΛΑΜΠΤΗΡΩΝ……………………………………………………………………..321
ΟΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ
ΤΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ…………………………………………………………….. 335
ΟΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ
ΤΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ………………………………………………………………………………………386
και εδώ
ΣχόλιαΤο σώμα Σ του σχήματος, μάζας m=1Kg ισορροπεί οριακά πάνω σε οριζόντιο τραπέζι δεμένο σε δυο οριζόντια ελατήρια με σταθερές Κ1=40Ν/m και Κ2=10Ν/m, (αν απομακρύνουμε ελάχιστα το σώμα προς τα δεξιά αυτό αρχίζει να ολισθαίνει). Το ελατήριο Κ1 είναι επιμηκυμένο κατά x1=12 cm από τη θέση φυσικού του μήκους ενώ το ελατήριο Κ2 είναι επιμηκυμένο κατά x2=28cm από τη θέση φυσικού του μήκους. Τότε
α) Να υπολογίσετε το συντελεστή στατικής τριβής που εδώ θεωρούμε πως είναι ίσος με το συντελεστή τριβής ολίσθησης.
β) Εξασκούμε στο σώμα μια οριζόντια δύναμη F και το μετατοπίζουμε με σταθερή ταχύτητα, κατά x=3cm προς τα δεξιά από την αρχική θέση ισορροπίας του. Να υπολογίσετε το έργο της δύναμης F.
γ) Αφήνουμε στη συνέχεια το σώμα ελεύθερο. Να υπολογίσετε την ταχύτητά του όταν περνά από την αρχική θέση ισορροπίας του.
δ) Που θα ισορροπήσει τελικά το σώμα; Ποια είναι τότε η τιμή της στατικής τριβής μεταξύ του Σ και του τραπεζιού; Δίνεται g=10m/s2.
Σχόλια
Ένα αρμονικό κύμα διαδίδεται προς τη θετική κατεύθυνση του άξονα xox΄ και περιγράφεται από την εξίσωση y=2∙ημ2π(t/6-x/2+φ0/2π) (S.I).
α) Αν για t=0 η πηγή Ο με x=0, βρίσκεται στο y=0 και έχει ταχύτητα ταλάντωσης v>0 ποια είναι η αρχική φάση του κύματος;
β) Αν όμως για t=0 το κύμα ξεκινώντας από την αρχή Ο (x=0) έχει φτάσει στο σημείο Μ που βρίσκεται στη θέση x=+1m, τότε να βρείτε ποια είναι η αρχική φάση φ0 του κύματος και να γράψετε την εξίσωσή του, δεδομένου ότι τη στιγμή που φτάνει το κύμα στο σημείο Μ, τότε το εξαναγκάζει να κινηθεί κατακόρυφα προς τα κάτω (v<0). Για πόσο χρόνο ταλαντώνεται τότε η πηγή;
γ) Να σχεδιάσετε το στιγμιότυπο του κύματος τη χρονική στιγμή t0=0 και τη χρονική στιγμή t1=Τ/2s.
δ) Πόσο έχει μεταβληθεί η φάση της πηγής Ο από τη χρονική στιγμή t0=0 μέχρι τη χρονική στιγμή t1=Τ/2;
ε) Αν για t=0 η πηγή Ο με x=0, ξεκινά να ταλαντώνεται, με ταχύτητα ταλάντωσης v<0, τότε ποια είναι η αρχική φάση του κύματος; Να γράψετε την καινούργια εξίσωση του κύματος και να σχεδιάσετε το στιγμιότυπο του κύματος τη χρονική στιγμή t=3,5 s.
ΣχόλιαΔύο σύγχρονες πηγές κυμάτων Π1 και Π2 απέχουν μεταξύ τους απόσταση d=1,5m και εκτελούν απλή αρμονική ταλάντωση στην επιφάνεια υγρού με εξίσωση
y=2∙10-2ημ(40πt) (S.I).
Τα εγκάρσια κύματα που δημιουργούνται στην επιφάνεια του υγρού διαδίδονται με ταχύτητα υ=10m/s και φτάνουν στο υλικό σημείο Μ που απέχει από τις πηγές Π1 και Π2 αποστάσεις r1=2m και r2=1m, αντίστοιχα. Τότε:
α) Τη χρονική στιγμή t=19/80s να γίνει η γραφική παράσταση της απομάκρυνσης y για όλα τα σημεία της υπερβολής στην οποία ανήκει το Μ και που βρίσκονται μεταξύ των Μ και Μ΄. Μ΄ είναι το σημείο στο οποίο τέμνει η υπερβολή στην οποία ανήκει το Μ το ευθύγραμμο τμήμα Π1Π2.
β) Αν η αμέσως προηγούμενη υπερβολή με το ίδιο πλάτος ταλάντωσης τέμνει το Π1Π2 στο σημείο Ν΄, τότε να γίνει η γραφική παράσταση της απομάκρυνσης y για όλα τα σημεία του Π1Π2 που βρίσκονται μεταξύ των Ν΄ και Μ΄ και για τη χρονική στιγμή t=19/80s.
Σχόλια
Δυο σύγχρονες πηγές κυμάτων Π1 και Π2 βρίσκονται στην ήρεμη επιφάνεια υγρού και πραγματοποιούν α.α.τ με εξισώσεις y=0,2ημ4πt (S.I), δημιουργώντας εγκάρσια κύματα που διαδίδονται στην επιφάνεια του. Σ’ ένα σημείο Μ της επιφάνειας του υγρού συμβάλλουν τα δυο κύματα. Αν το σημείο Μ βρίσκεται πάνω στην υπερβολή ενισχυτικής συμβολής, που περιγράφεται από την εξίσωση x2/4-y2/5=1 (x,y είναι οι συντεταγμένες του σημείου Μ (m) ως προς το ορθογώνιο σύστημα συντεταγμένων με αρχή το μέσο Ο του ευθυγράμμου τμήματος Π1Π2) τότε:
α) Να υπολογίσετε την ταχύτητα διάδοσης των κυμάτων θεωρώντας ότι το Μ βρίσκεται στη δεύτερη υπερβολή ενισχυτικής συμβολής μετρώντας από το Ο, καθώς και την απόσταση d των δύο πηγών.
β) Να υπολογίσετε τον αριθμό των σημείων του ευθυγράμμου τμήματος Π1Π2 που έχουν πλάτος ταλάντωσης |Α΄|=0,2sqr3m.
γ) Να γράψετε την εξίσωση της υπερβολής στην οποία ανήκει το πιο κοντινό σημείο στο σημείο Ο του ευθυγράμμου τμήματος Π1Π2 που ταλαντώνεται με πλάτος |Α΄|=0,2sqr3m και βρίσκεται στον άξονα +x.
ΣχόλιαΈνα τρέχον κύμα παράγεται κατά μήκος μιας τεντωμένης χορδής πεπερασμένου μήκους από πηγή που ταλαντώνεται με συχνότητα f=5Hz . Το κύμα που παράγεται κινείται με ταχύτητα υ=0,2m/s και προσπίπτει πάνω σ’ ένα εμπόδιο οπότε ανακλάται μερικώς. Θεωρούμε ότι η ανάκλαση γίνεται χωρίς μεταβολή της φάσης. Τα δυο κύματα μετά την ανάκλαση κινούνται σε αντίθετες διευθύνσεις και έχουν διαφορετικά πλάτη Α1=30cm (προσπίπτων κύμα) και Α2=10cm (ανακλώμενο κύμα). Μετά τη συμβολή τους παράγεται στάσιμο «κύμα» (παρόλο που τα πλάτη είναι άνισα). Τότε:
α) Να γράψετε την εξίσωση του στάσιμου κύματος που παράγεται.
β) Να βρείτε μεταξύ ποιων τιμών Αmax και Αmin μεταβάλλεται το πλάτος |Α΄| του στάσιμου κύματος και να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση |Α΄(x)|.
γ) Να υπολογιστεί ο λόγος του στάσιμου κύματος. Ποια είναι η τιμή του παραπάνω λόγου για 100% ανάκλαση καθώς και για καθόλου ανάκλαση;
δ) Βρείτε το % ποσοστό ανάκλασης του παραπάνω τρέχοντος κύματος πάνω στο εμπόδιο.
Σχόλια
Το παρακάτω σύστημα αποτελείται από πέντε επίπεδες στρώσεις γυάλινων πλακών διαφορετικού πάχους και διαφορετικών δεικτών διάθλασης όπως φαίνεται στο σχήμα.
Αν μια παράλληλη μονοχρωματική δέσμη laser πέφτει πάνω στην 1η πλάκα που έχει δείκτη διάθλασης n1 με γωνία πρόσπτωσης θ1=300 όπως φαίνεται στο σχήμα τότε:
α) Να βρείτε τη γωνία που σχηματίζει η αρχική και η τελική δέσμη.
β) Τι τιμή πρέπει να έχει ο δείκτης διάθλασης n5 ώστε η διεύθυνση διαδόσεως της εξερχόμενης δέσμης στην πλάκα n5, να είναι παράλληλη στη διεύθυνση της προσπίπτουσας δέσμης;
γ) Στη συνέχεια απομακρύνουμε από το σύστημα των πλακών όλες τις άλλες πλάκες εκτός της πρώτης που έχει δείκτη διάθλασης n1. Αν η μονοχρωματική δέσμη laser πέφτει από τον αέρα πάνω στην πλάκα με γωνία πρόσπτωσης θα=300, τότε ένα μέρος της δέσμης ανακλάται από την πάνω επιφάνεια και ένα μέρος από την κάτω, ενώ στη συνέχεια εξέρχεται και αυτή από την πάνω επιφάνεια. Τότε να δείξετε ότι η ανακλώμενη δέσμη στην πάνω επιφάνεια της πλάκας, με την εξερχόμενη από την πάνω επιφάνεια της, είναι παράλληλες.
Σχόλια
Η ιστορία μιας μικρής χιονονιφάδας
ΣχόλιαΑ) Ένα ρυθμιστικό διάλυμα περιέχει CΗ3COOH συγκέντρωσης [CΗ3COOH]=cοξ=0,1Μ και [CΗ3COONa] συγκέντρωσης [CΗ3COONa]=cβ.
α) Να υπολογιστεί η μέγιστη ρυθμιστική ικανότητα του παραπάνω διαλύματος για την προσθήκη της ισχυρής βάσης NaOH και
β) Να υπολογιστεί η μέγιστη ρυθμιστική ικανότητα του παραπάνω διαλύματος για την προσθήκη του ισχυρού οξέος ΗCl.
Β) Ένα ρυθμιστικό διάλυμα περιέχει CΗ3COOH συγκέντρωσης [CΗ3COOH]=cοξ και CΗ3COONa συγκέντρωσης [CΗ3COONa]=cβ=0,1Μ.
α) Να υπολογιστεί η μέγιστη ρυθμιστική ικανότητα του παραπάνω διαλύματος για την προσθήκη της ισχυρής βάσης NaOH και
β) Να υπολογιστεί η μέγιστη ρυθμιστική ικανότητα του παραπάνω διαλύματος για την προσθήκη του ισχυρού οξέος ΗCl.
Θεωρείστε ότι με την προσθήκη της ισχυρής βάσης ή του ισχυρού οξέος δε μεταβάλλεται ο όγκος του Ρ.Δ.
Ακόμη θεωρείστε πως 0,1Μ≤cοξ,cβ≤1Μ και για το λόγο λ=coξ/cβ πως ισχύει 0,1≤λ≤10 .
ΣχόλιαΜια φωτεινή μονοχρωματική ακτίνα προερχόμενη από τον αέρα προσπίπτει στο σημείο Α της οριζόντιας διαμέτρου ΑΓ μιας γυάλινης σφαίρας ακτίνας R=10(sqr3)cm. Η ακτίνα βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με το μέγιστο κατακόρυφο κύκλο της σφαίρας, ακτίνας R που περνάει από το σημείο Α. Αν η γωνία πρόσπτωσης είναι θ=600 και ο δείκτης διάθλασης της σφαίρας είναι n=sqr(1,5), τότε:
α) Να σχεδιάσετε την πορεία της φωτεινής ακτίνας μέσα στη γυάλινη σφαίρα,
β) Να υπολογίσετε το χρόνο κίνησης της φωτεινής ακτίνας μέσα στη σφαίρα, για μια πλήρη διαδρομή. Δίνεται c=3∙108m/s.
και εδώ
ΣχόλιαΗ κυκλική στεφάνη του σχήματος έχει μάζα M=4Kg, ακτίνα R=0,3m και ισορροπεί ακουμπώντας σε κατακόρυφο τοίχο όπως φαίνεται στο σχήμα, μέσω ενός αβαρούς μη εκτατού νήματος μήκους L=0,6m.
Ακόμη μέσω ενός δεύτερου αβαρούς μη εκτατού νήματος μήκους L2=8cm κρέμεται από το ανώτερο σημείο O της στεφάνης μια μάζα m=2Kg και αυτή ισορροπεί.
Τότε:
α) Να υπολογιστεί η τάση των δυο σχοινιών.
β ) Να υπολογιστεί η συνολική δύναμη που δέχεται η κυκλική στεφάνη από τον τοίχο.
γ) Αν απομακρύνουμε τη μάζα m από τη θέση ισορροπίας της κατά γωνία φ/2 και την αφήσουμε ελεύθερη να ταλαντώνεται τότε να υπολογιστεί μεταξύ ποιών τιμών μεταβάλλεται η κάθετη αντίδραση από τον τοίχο στην κυκλική στεφάνη.
Δίνεται g=10m/s2.
Σχόλια
Γενικά μια συσκευή που σχηματίζει κροσσούς συμβολής ονομάζεται συμβολόμετρο. Η αρχή λειτουργίας ενός συμβολόμετρου διαιρέσεως μετώπου κύματος χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι δυο διαφορετικές περιοχές ενός μετώπου φέρονται σε επαλληλία αφού διανύσουν διαφορετικούς οπτικούς δρόμους.
H αρχή λειτουργίας ενός συμβολόμετρου διαιρέσεως μετώπου κύματος φαίνεται στην παρακάτω διάταξη όπου περιγράφεται το γνωστό πείραμα του Young.
Η διάταξη του Young:
Οι πηγές Π1 και Π2 είναι ή μικρές οπές ή λεπτές σχισμές κάθετες στο επίπεδο του σχήματος.
Το κύμα που προέρχεται...............
ΣχόλιαΛεπτή ομογενής ράβδος ΑΓ μήκους L=1m και μάζας Μ=3Kg, μπορεί να στρέφεται σε κατακόρυφο επίπεδο χωρίς τριβές γύρω από οριζόντιο άξονα που περνά από το άκρο της Α. Στο άλλο άκρο της Γ υπάρχει στερεωμένη σημειακή σφαίρα μάζας m=0,5Kg. Η ράβδος ισορροπεί σε οριζόντια θέση και τη χρονική στιγμή t0=0 αφήνουμε το σύστημα ελεύθερο να περιστραφεί.
Να υπολογιστεί η δύναμη που ασκείται στη ράβδο από τον άξονα περιστροφής όταν:
α) το σύστημα ράβδος - m είναι οριζόντιο
β) το σύστημα ράβδος - m είναι κατακόρυφο και
γ) όταν το σύστημα ράβδος - m έχει περιστραφεί κατά γωνία φ=600.
Δίνεται για τη ράβδο Ιcm= 1/12 Μ×L2 και g=10m/s2.
Σχόλια
Η τροχαλία του σχήματος είναι ένα λεπτό κυλινδρικό κέλυφος μάζας Μ=4Kg και ακτίνας L=0,2m.
Η τροχαλία αποτελείται ακόμη από τέσσερις ακτίνες που είναι συγκολλημένες στο εσωτερικό του κελύφους και είναι ανά δυο αντιδιαμετρικές. Η καθεμιά από αυτές έχει μάζα m=1Kg και μήκος L=0,2 m. Στην περιφέρεια του κελύφους είναι τυλιγμένο αβαρές νήμα στο ελεύθερο άκρο του οποίου είναι δεμένο σώμα μάζας m1=5Kg.
α) Να υπολογίσετε τη ροπή αδράνειας της τροχαλίας ως προς άξονα κάθετο στο επίπεδό της που διέρχεται από το κέντρο της.
β) Αν αφήσουμε ελεύθερη τη μάζα m1 τότε να υπολογιστεί η επιτάχυνσή της
γ) Κάποια στιγμή λόγω κακής συγκόλλησης αποκολλάται η μια ακτίνα. Να βρεθεί τότε μεταξύ ποιων τιμών μεταβάλλεται η επιτάχυνση της μάζας m1 καθώς αυτή κατέρχεται.
Δίνεται για ομογενή ράβδο Ιcm= 1/12 Μ×L2. Ακόμη για τις πράξεις ισχύει g=10m/s2.
ΣχόλιαΟ Ταρζάν προσπαθεί να διασχίσει ένα ποτάμι και πρέπει να ισορροπήσει πάνω σε μια μικρή κρεμαστή γέφυρα ΑΓ που έχει μήκος L=4m και μάζα Μ1=30Kg και η οποία κρέμεται από δυο κατακόρυφα σχοινιά που είναι δεμένα στα άκρα της. Το ένα άκρο (Α) της γέφυρας είναι δεμένο μέσω του σχοινιού σ’ ένα βράχο ενώ το άλλο άκρο της (Γ) είναι δεμένο σε σχοινί που είναι τυλιγμένο σε μια τροχαλία που το ελεύθερο άκρο του το τραβάει η Τσίτα που κρέμεται από το σχοινί και η γέφυρα ισορροπεί οριζόντια.
Όταν ο Ταρζάν βρίσκεται ακίνητος σε μικρή οριζόντια απόσταση από το Α ίση με x0=80/3cm τότε η τσίτα ίσα – ίσα που ισορροπεί οριζόντια τη γέφυρα.
α) Αν η μάζα της Τσίτας είναι m=20 Kg τότε να υπολογιστεί η μάζα M του Ταρζάν.
β) Στη συνέχεια ο Ταρζάν αρχίζει να περπατάει προς το άκρο Γ της γέφυρας με σταθερή ταχύτητα υ=2m/s. Με πόση επιτάχυνση πρέπει να ανεβαίνει προς τα πάνω στο σχοινί η Τσίτα ώστε η γέφυρα να εξακολουθεί να ισορροπεί οριζόντια; Ποια είναι η μέγιστη επιτάχυνση της Τσίτας;
ΣχόλιαΔυο πανομοιότυπες λεπτές, ισοπαχείς και ομογενείς ράβδοι ΑΒ και ΑΓ, που έχουν το ίδιο μήκος L=30cm και την ίδια μάζα m=1Kg η καθεμία, συγκολλούνται στο άκρο τους Α, ώστε να σχηματίζουν γωνία φ= 600. Το σύστημα των δυο ράβδων μπορεί να περιστρέφεται γύρω από οριζόντιο άξονα, κάθετο στο επίπεδο ΓΑΒ, που διέρχεται από το σημείο Α, όπως φαίνεται στο σχήμα. Το σύστημα αρχικά συγκρατείται στη θέση όπου η ράβδος ΑΒ είναι οριζόντια.
Τότε:
α) Να υπολογίσετε τη γωνιακή επιτάχυνση του συστήματος των δυο ράβδων τη στιγμή που αφήνουμε το σύστημα από την αρχική του θέση να περιστραφεί.
β) Να βρείτε την απόσταση x από το Α, του σημείου Ρ από το οποίο έπρεπε να περνάει ο οριζόντιος άξονας ώστε το σύστημα αρχικά να ισορροπούσε.
γ) Ενώνουμε τα κέντρα μάζας των δυο ράβδων με μια αβαρή ράβδο και φροντίζουμε έτσι ώστε ένας οριζόντιος άξονας περιστροφής να διέρχεται από το μέσο G του ευθυγράμμου τμήματος ΚΚ΄. Αν αφήσουμε το σύστημα να περιστραφεί από την αρχική του θέση και γύρω από τον οριζόντιο άξονα που διέρχεται από το G, να υπολογίσετε τη γωνιακή επιτάχυνση του συστήματος.
δ) Στη συνέχεια το σύστημα ισορροπεί όπως στο σχήμα γύρω από άξονα που διέρχεται από το Α. Αν το σύστημα των δυο μαζών μετατοπιστεί ελάχιστα από αυτή τη θέση ισορροπίας του τότε ταλαντώνεται. Να βρείτε τη συχνότητα ταλάντωσής του.
Δίνεται η ροπή αδράνειας ράβδου μάζας m και μήκους L ως προς το κέντρο μάζας της Icm=1/12 mL2
Η συμπαγής σφαίρα m1=2Kg του σχήματος κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε οριζόντιο επίπεδο και συγκρούεται μετωπικά και ελαστικά με αρχικά ακίνητη κούφια σφαίρα μάζας m2=1Kg της ίδιας ακτίνας R. (Οι ακτίνες θεωρούνται ίσες ώστε η κρούση να είναι κεντρική). Η οριζόντια ταχύτητα του κέντρου μάζας της σφαίρας πριν τη σύγκρουση έχει μέτρο υ1=3m/s όπως φαίνεται στο σχήμα.
α) Να βρείτε τις ταχύτητες των δυο σφαιρών αμέσως μετά τη σύγκρουση αν οι μάζες εξακολουθούν να κινούνται οριζόντια.
β) Σε πόσο χρόνο μετά τη σύγκρουση οι μάζες m1 και m2 θα σταματήσουν να ολισθαίνουν; Ποια μάζα θα σταματήσει την ολίσθηση πρώτη;
γ) Έστω πως η m2 είναι δεμένη σε ελατήριο σταθεράς Κ όπως φαίνεται στο σχήμα. Τότε αν αμέσως μετά την κρούση απομακρύνουμε τη μάζα m1 σε πόσο χρόνο υα σταματήσει η ολίσθηση της μάζας m2;
Δίνεται ο συντελεστής τριβής ολίσθησης μεταξύ σφαίρας και επιπέδου μ=1/7. Θεωρούμε ότι μεταξύ των σφαιρών δεν αναπτύσσεται κάποια τριβή. Aκόμη δίνεται για τη σφαίρα μάζας m1 και ακτίνας R, Icm=Ι1=2/5m1×R2 και για τη σφαίρα μάζας m2 και ακτίνας R, Icm=Ι2=m2×R2. Για τις πράξεις θεωρείστε g=10m/s2.
Σχόλια
Η ομογενής και ισοπαχής ράβδος ΑΒ του σχήματος έχει μάζα M=10Kg και μήκος L=5m. Η ράβδος κρέμεται από δυο κατακόρυφα αβαρή σχοινιά σταθερού μήκους που είναι δεμένα στα άκρα της Α και Β, ενώ τα πάνω άκρα των σχοινιών είναι δεμένα στην οροφή. Πάνω στη ράβδο και σε απόσταση x0=1m από το άκρο της Α ισορροπεί ομογενής κύλινδρος μάζας m=5Kg.
Τη χρονική στιγμή t=0 ασκείται στο ανώτερο σημείο του κυλίνδρου με κατάλληλο τρόπο σταθερή οριζόντια δύναμη F=150N με φορά προς το άκρο Β. Η τροχαλία τότε κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει ενώ η ράβδος εκτρέπεται από την αρχική της θέση ισορροπίας.
α) Να υπολογιστεί η γωνία θ που σχηματίζουν τα σχοινιά με τη ράβδο όταν η τροχαλία κυλίεται.
β) Να βρείτε πως μεταβάλλεται η τάση των σχοινιών με το χρόνο.
γ) Να γίνουν οι παραπάνω υπολογισμοί για την περίπτωση που η δύναμη ασκείται στο κέντρο μάζας του κυλίνδρου.
Δίνεται για τον κύλινδρο Ιcm=1/2mR2 και ακόμη g=10m/s2.
Σχόλια
Το σύστημα του σχήματος αποτελείται από δυο κυλίνδρους με μάζες m1= m2=1Kg , ακτίνας r=20cm. Τα κέντρα μάζας των κυλίνδρων συνδέονται με ράβδο αμελητέας μάζας η οποία δεν εμποδίζει την περιστροφή. Οι κύλινδροι κυλίονται σε οριζόντιο επίπεδο χωρίς να ολισθαίνουν.
Κάποια χρονική στιγμή που το σύστημα έχει οριζόντια ταχύτητα υ0=8m/s, ο πίσω κύλινδρος (m2) μπλοκάρει και αρχίζει να ολισθαίνει ενώ ο μπροστά κύλινδρος (m1) συνεχίζει να κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει. Αν ο συντελεστής τριβής ολίσθησης μεταξύ του κυλίνδρου και του οριζόντιου δαπέδου είναι μ=0,2 τότε:
α) Να υπολογίσετε την μεταφορική επιβράδυνση του συστήματος.
β) Να υπολογιστούν οι δυνάμεις που ασκεί η ράβδος σε κάθε σώμα.
γ) Να υπολογιστεί η συνολική στροφορμή των δυο κυλίνδρων κάθε χρονική στιγμή και ως προς σταθερό σημείο του εδάφους.
δ) Ποια είναι η κινητική ενέργεια του συστήματος τη στιγμή που ο κύλινδρος m1 έχει κάνει Ν1=στροφές; Πόσο είναι τότε το έργο της τριβής ολίσθησης;
Δίνεται g=10m/s2 και η ροπή αδράνειας του κάθε κυλίνδρου γύρω από άξονα που περνάει από το Κ.Μ του Ι=0,5m×r2.
Σχόλια
Δύο σφαίρες Σ1 και Σ2 με μάζες m1 και m2 κινούνται με ταχύτητες υ1 και υ2, όπως στο σχήμα. Οι σφαίρες συγκρούονται έτσι ώστε μετά την κρούση να κινούνται πάλι στην ίδια ευθεία. Να υπολογίσετε τις ταχύτητές υ1΄ και υ2' , των σφαιρών μετά την κρούση αν ο συντελεστής κρούσης (e) είναι:
α) e=0
β) e=1 και
γ) e=0,5.
Σχόλια
Μια σφαίρα Σ1, μάζας m1=m και ακτίνας r1= R κινείται με ταχύτητα υ1 και συγκρούεται ελαστικά και μη μετωπικά με όμοια αρχικά ακίνητη σφαίρα Σ2. Μάζας m2=m και ακτίνας r2= R. Αν d είναι η απόσταση του κέντρου της ακίνητης σφαίρας από το φορέα της υ1, τότε:
α) Να αποδείξετε ότι οι ταχύτητες των δυο σφαιρών μετά την κρούση δίνονται από τις σχέσεις υ1΄=υ1× και υ2΄= υ1× .
β) Να υπολογίσετε τις τιμές που μπορεί να πάρει η παράμετρος της παραπάνω κρούσης.
γ) Ποια είναι η ενεργός διατομή της παραπάνω κρούσης;
φΥΣΙΚΉ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ Σχόλια
Η τροχαλία του σχήματος, έχει μάζα Μ=10Kg και ακτίνα r. Τα σώματα έχουν μάζες m1=5Kg και m2=15Kg και το σχοινί είναι αβαρές και μη εκτατό.
Αρχικά το σύστημα είναι ακίνητο. Τότε:
α) Να υπολογίσετε τη μέγιστη δύναμη F που πρέπει να ασκήσουμε στην τροχαλία όπως φαίνεται στο σχήμα, χωρίς η μάζα m2 να ξεκολλήσει από το έδαφος.
Ποια είναι η επιτάχυνση της μάζας m1 εκείνη τη στιγμή; Να θεωρήσετε ότι το σχοινί δε γλιστρά στο αυλάκι της τροχαλίας.
β) Να απαντήσετε τα προηγούμενα ερωτήματα για αβαρή τροχαλία.
Δίνεται η ροπή αδράνειας για τροχαλία μάζας Μ και ακτίνας r ως προς το Κ.Μ της
Ι=0,5Μ×r2 και g=10m/s2.
Σχόλια
ΦΥΣΙΚΗ Α΄ ΛΥΚΕΙΟΥ
200 Ερωτήσεις τύπου Σ ή Λ για έλεγχο της θεωρίας (1ο - 2o θέμα)
Έστω δυο ορθογώνια συστήματα συντεταγμένων με την ίδια αρχή, τα Οx1x2x3 και Οx1΄x2΄x3΄. Εδώ θεωρούμε πως οι άξονες Ox3 και Ox3΄, ταυτίζονται ενώ είναι κάθετοι στο επίπεδο x1O
x2.
Οι διανυσματικές μονάδες (μοναδιαία διανύσματα) και των δυο συστημάτων, επαληθεύουν τη σχέση ......
ΣχόλιαΣχόλιο
Λεπτή ομογενής ράβδος ΑΒ μήκους L=50cm και βάρους W=5N, στηρίζεται με το άκρος της Α στο έδαφος και με το σημείο Γ πάνω σε κύλινδρο μάζας m=200g, έτσι ώστε (ΑΓ)=40cm.
Αν το σύστημα ισορροπεί έτσι ώστε για τη γωνία φ να ισχύει ημφ=0,6 και συνφ=0,8 τότε:
α) Να βρεθούν οι δυνάμεις που ασκούνται στη ράβδο και τον κύλινδρο.
β) Αν ρίξουμε λίγο λιπαντικό και μηδενίσουμε την τριβή, στο άκρο Α της ράβδου, πόση θα είναι εκείνη τη στιγμή η οριζόντια επιτάχυνση της ράβδου και πόση του κυλίνδρου;
γ) Α αυξηθεί η δύναμη στατικής τριβής (Tστ) ανάμεσα στη ράβδο και το έδαφος τότε το μήκος ΒΓ θα αυξηθεί ή θα ελαττωθεί;
Δίνεται g=10m/s2.
α1=a1∙R
Επειδή η σχετική ταχύτητα του Γ είναι μηδέν λόγω μη ολίσθησης:Συνισταμένη (α1, a1∙R) = Συνισταμένη (α2, a2∙x)
Δηλαδή:α2x – a2∙x∙ημφ = α1 + a1∙R∙συνφ
α2y + a2∙x∙συνφ = a1∙R∙ημφ
Επειδή το σημείο επαφής Α κινείται οριζόντια:α2y = (a2∙L/2)∙συνφ
Ο συμπαγής και ομογενής κύλινδρος του σχήματος μάζας Μ=0,4Kg και ακτίνας r ισορροπεί σε κεκλιμένο επίπεδο γωνίας κλίσης φ με ημφ=0,6, ενώ βρίσκεται σε επαφή και με τη ράβδο ΟΑ.
Η λεπτή ομογενής ράβδος ΟΑ του σχήματος μήκους L=40cm και μάζας m=0,3Kg, στηρίζεται μέσω της άρθρωσης στο σημείο Ο στο κεκλιμένο επίπεδο και με το σημείο Λ πάνω στον κύλινδρο με (ΟΛ)=d=0,3m, έτσι ώστε να ισορροπεί στην οριζόντια θέση.Αν το σύστημα ισορροπεί τότε:
α) Να υπολογίσετε τη στατική τριβή ανάμεσα στον κύλινδρο και τις επιφάνειες επαφής.
β) Για ποιες τιμές του συντελεστή στατικής τριβής ανάμεσα στον κύλινδρο και τις επιφάνειες επαφής το σύστημα ισορροπεί;
γ)i) Αν στη συνέχεια σφίξουμε την άρθρωση ώστε να ακινητοποιηθεί η ράβδος, πόση γίνεται η δύναμη από την άρθρωση (Ο) στη ράβδο; Υποθέτουμε ότι η άρθρωση συγκρατεί τη ράβδο οριζόντια.
ii) Πόση γίνεται εκείνη τη στιγμή η δύναμη της στατικής τριβής (Tστ) ανάμεσα στον κύλινδρο και το κεκλιμένο επίπεδο;
δ) Τελικά ο κύλινδρος χάνει την επαφή του με τη ράβδο. Αν στη συνέχεια χαλαρώσουμε την άρθρωση στο (Ο), τότε αυτή αρχίζει να περιστρέφεται γύρω από το (Ο). Με ποια ταχύτητα η ράβδος συγκρούεται με το κεκλιμένο επίπεδο;
Δίνεται για τον κύλινδρο ΙK=0,5Μr2 για τη ράβδο Ιcm=0,083mL2 και για τις πράξεις θεωρείστε g=10m/s2.
Η ομογενής σφαίρα του σχήματος μάζας m=0,3Kg και ακτίνας R=4cm βρίσκεται σε επαφή με κύβο μάζας Μ=m=0,3Kg όπως φαίνεται στο σχήμα. Το σύστημα των δυο σωμάτων αφήνεται να κινηθεί από ένα σημείο Α κεκλιμένου επιπέδου γωνίας κλίσης φ. Τότε ο κύβος μάζας Μ ολισθαίνει και η σφαίρα μάζας m κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει ενώ βρίσκεται συνέχεια σε επαφή με τον κύβο. Αν ο συντελεστής τριβής ολίσθησης ανάμεσα στον κύβο και το κεκλιμένο επίπεδο είναι μ=0,5 τότε:
α) Να υπολογιστεί η κοινή επιτάχυνση των δυο σωμάτων.
β) Να υπολογιστεί:
γ) Να υπολογιστεί:
δ) Αν αντικαταστήσουμε τον κύβο με έναν άλλο από πάγο και αφήσουμε ξανά το σύστημα να κινηθεί κατά μήκος του κεκλιμένου επιπέδου, τότε ποια είναι η επιτάχυνση των σωμάτων του συστήματος.
ε) Έστω ότι στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου υπάρχει ελατήριο σταθερά Κ=30Ν/m και αφήνουμε το σύστημα [m-M(πάγου)] να ισορροπήσει πάνω σ’ αυτό, οπότε το ελατήριο συσπειρώνεται κατά x1. Στη συνέχεια συμπιέζουμε το ελατήριο κατά επιπλέον x1 και το αφήνουμε ελεύθερο να κινηθεί. Τότε να αποδείξετε ότι αυτό πραγματοποιεί α.α.τ και να υπολογίσετε τη σταθερά D και το πλάτος Α της ταλάντωσης.
Θεωρείστε ότι τα κέντρα μάζας βρίσκονται στην ευθεία που είναι παράλληλη στο κεκλιμένο επίπεδο και ότι μεταξύ των επιφανειών των δυο μαζών δεν ασκείται κάποια δύναμη τριβής.
Ακόμη δίνεται για τη σφαίρα Ιcm=0,4 ×m×R2, ημφ=0,6 και g=10m/s2.
1. Ένα καλαμάκι του φραπέ, έχει μήκος L και μάζα Μ.
α) Να υπολογιστεί η ροπή αδράνειας του, ως προς άξονα που περνά από το ένα άκρο του.
β) Στη συνέχεια το καλαμάκι κάμπτεται ώστε ένα κομμάτι του α= να σχηματίζει γωνία 900 με το υπόλοιπο καλαμάκι, ώστε να μπορούμε να πιούμε το φραπέ μας.
Μικραίνει ή αυξάνεται η ροπή αδράνειας που έχει το καλαμάκι ως προς άξονα περιστροφής που περνάει από το άκαμπτο άκρο του και είναι κάθετος στο επίπεδο περιστροφής;
Πόση είναι η ροπή αδράνειάς του ως προς το άκρο του αυτό;
Θεωρούμε ότι η διάμετρος από το καλαμάκι είναι πολύ μικρότερη από το μήκος του L ώστε αυτό να θεωρείται λεπτή ομογενής ράβδος με Ιcm=ΜL2
ΣχόλιαΤο κέντρο Ο της ομογενούς σφαίρας του σχήματος μάζας m=2Kg και ακτίνας R είναι δεμένο στο ελεύθερο άκρο ελατηρίου σταθεράς Κ=70Ν/m, το άλλο άκρο του οποίου
είναι στερεωμένο σε ακλόνητο σημείο. Το σύστημα ελατήριο – σφαίρα, ισορροπεί σε κεκλιμένο επίπεδο γωνίας κλίσης θ όπως φαίνεται στο σχήμα.
Το κέντρο Ο της σφαίρας συνδέεται επίσης με το ένα άκρο μιας λεπτούς ομογενούς ράβδου ΑΒ, μέσω λεπτού αβαρούς και μη εκτατού νήματος που είναι παράλληλο στο κεκλιμένο επίπεδο. Η ράβδος έχει μάζα Μ=3 Kg και μήκος L=0,48m και σχηματίζει τότε γωνία φ=θ με την κατακόρυφη θέση της.
α) Κάποια στιγμή κόβουμε το νήμα. Να αποδειχτεί ότι, το κέντρο μάζας της σφαίρας πραγματοποιεί α.α.τ και να γραφεί η εξίσωση της ταλάντωσης.
β) Μόλις κοπεί το νήμα η ράβδος αρχίζει να περιστρέφεται ελεύθερα χωρίς τριβές σε κατακόρυφο επίπεδο γύρω από οριζόντιο άξονα που περνά από το άκρο της Α.
Όταν η ράβδος ΑΒ γίνει κατακόρυφη συγκρούεται μετωπικά και ελαστικά με μια άλλη πανομοιότυπη ράβδο ΓΔ, που επίσης μπορεί να περιστρέφεται χωρίς τριβές σε κατακόρυφο επίπεδο γύρω από οριζόντιο άξονα που περνά από το άκρο της Γ. Τότε να υπολογίσετε τις ταχύτητες των δυο ράβδων αμέσως μετά την κρούση.
γ) Αν μετά την κρούση και τη στιγμή που ο ρυθμός μεταβολής της στροφορμής της ράβδου ΓΔ, γίνει μέγιστος ο άξονας περιστροφής της σπάει ακαριαία, τότε να βρείτε την κινητική ενέργεια της ράβδου ΓΔ, μόλις ακουμπήσει στο έδαφος.
Δίνονται: ημφ=0,8, για τη σφαίρα Ισ=0,4mR2 , για τη κάθε ράβδο Ι=0,33ΜL2 και g=10m/s2. Ακόμη θεωρείστε πως η σφαίρα κυλίεται.
ή εδώ
ΣχόλιαΣτις άκρες Α και Β μιας ράβδου ΑΒ μάζας Μ=2Κg και μήκους L=3m δένουμε δυο μικρές σφαίρες με μάζες m και 2m αντίστοιχα όπου m=Kg.
Η ράβδος μπορεί να περιστρέφεται χωρίς τριβές σε κατακόρυφο επίπεδο, γύρω από οριζόντιο άξονα που περνάει από το σημείο Ο. Το σημείο Ο απέχει από τις άκρες τις
ράβδου αντίστοιχα αποστάσεις (ΟΑ)= και (ΟΒ)=2.
α) Για την αρχική οριζόντια θέση του συστήματος να υπολογιστεί η κατακόρυφη δύναμη F που πρέπει να ασκήσουμε στο μέσον Κ της ράβδου, ώστε το σύστημα να ισορροπεί.
β) Ποια είναι η δύναμη που ασκείται από τον άξονα περιστροφής στη ράβδο όταν το σύστημα ισορροπεί στην οριζόντια θέση;
γ) Κάποια στιγμή (t=0) καταργούμε τη δύναμη F και το σύστημα αφήνεται ελεύθερο να κινηθεί. Τότε για την οριζόντια θέση:
i) ποιός είναι ο ρυθμός μεταβολής της στροφορμής του συστήματος;
ii) ποια είναι η δύναμη που ασκεί η ράβδος στη σφαίρα 2m στη θέση αυτή;
δ) Κάποια στιγμή t1 η ράβδος γίνεται κατακόρυφη. Πόση γίνεται τότε η ταχύτητα της σφαίρας m;
ε) Αν τη στιγμή t1 που η ράβδος περνάει από την κατακόρυφη θέση, η σφαίρα 2m που βρίσκεται στο σημείο Β αποκολλάται ακαριαία τότε:
i) Πόση είναι η δύναμη που ασκεί η ράβδος στη σφαίρα m που βρίσκεται στο σημείο Α;
ii) Να βρείτε την ταχύτητα της σφαίρας m μόλις η ράβδος ξαναέρθει στην οριζόντια θέση.
Δίνονται: Για την ράβδο Ιcm=1/12Μ∙L2 και g=10m/s2.
ή εδώ
ΣχόλιαΣχόλιο
Ομογενής σφαίρα μάζας m=2Kg και ακτίνας R=10cm ηρεμεί αρχικά πάνω σε οριζόντιο επίπεδο σε σημείο Α. Κάποια στιγμή (t=0), εξασκείται στο κέντρο μάζας Κ της σφαίρας, σταθερή οριζόντια δύναμη F=14N όπως φαίνεται στο σχήμα. Η σφαίρα τότε αρχίζει να κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει.
Όταν η σφαίρα διανύσει απόσταση (ΑΒ)= x1=1,6m συναντάει λείο οριζόντιο επίπεδο και συνεχίζει να κινείται πάνω σ’ αυτό. Κάποια στιγμή φτάνει στο σημείο Γ με (ΒΓ)=x2=x1=1,6m.
A) α) Να υπολογιστεί η ολική κινητική ενέργεια Κολ της σφαίρας μόλις φτάσει στο σημείο Γ.
Πόση είναι τότε η κινητική ενέργεια της σφαίρας λόγω μεταφορικής και πόση λόγω στροφικής κίνησης;
β)i) Πως μεταβάλλεται ο ρυθμός μεταβολής της στροφορμής της σφαίρας κατά τη διάρκεια της κίνησής της από το σημείο Α και μέχρι το σημείο Γ;
ii) Να υπολογιστεί ο ρυθμός μεταβολής της κινητικής ενέργειας της σφαίρας όταν αυτή βρίσκεται στο σημείο Β και όταν βρίσκεται στο σημείο Γ.
Β) Καθώς η σφαίρα κινείται μετά το σημείο Γ και μόλις η ολική κινητική της ενέργεια γίνει 106,4 J, αυτή συναντάει ένα οριζόντιο επίπεδο με συντελεστή τριβής ολίσθησης μ=0,8 και συνεχίζει να κινείται πάνω σ’ αυτό.
α) Σε πόσο χρόνο t1 από τη στιγμή που συναντάει η σφαίρα το οριζόντιο αυτό επίπεδο αρχίζει η κύλισή της;
β) Πόσος είναι,
i) ο ρυθμός μεταβολής της στροφορμής της σφαίρας και
ii) ο ρυθμός μεταβολής της κινητικής ενέργειας της σφαίρας τη χρονική στιγμή t2=t1/2;
γ) Πως μεταβάλλεται με το χρόνο η επιτάχυνση της σφαίρας καθώς μεταβαίνει από επίπεδο σε επίπεδο κίνησης;
Δίνονται: Για τη σφαίρα Ιcm=0,4m∙R2 και g=10m/s2.
ή εδώ
Σχόλια
Σ |
το σώμα του σχήματος και σε μια τυχαία θέση, ασκείται μια συνολική δύναμη (δύναμη επαναφοράς), της μορφής ΣF=-D∙x. Τότε από το 2ο Νόμο του Newton προκύπτει:
η συνέχεια στο blog
ή εδώ
ΣχόλιαΣτη λίμνη Κερκίνη το φράγμα έχειύψος h=11,25m.Αν κάποιος πετάξει οριζόντια ένα βότσαλο πάνω από το φράγμα με υ0=10m/s, μετά από πόσο χρόνο θα ακούσει τον ήχο από το βότσαλο που έπεσε στο νερό; (υήχου=340m/s).
Κεφάλαιο 1. Καμπυλόγραμμες κινήσεις: Οριζόντια βολή- Κυκλική κίνηση
Σχόλια Σχόλιο από τον/την Βαγγέλης Κουντούρης στις 7 Σεπτέμβριος 2014 στις 21:55 Διαγραφή σχολίου Πανέμορφη, ως πραγματική, διότι η Φυσική δεν είναι …εκεί, είναι εδώ. Μπράβο Μιχαήλ. (“με το νου” βρίσκω περίπου 1,6s) Σχόλιο από τον/την Μιχαήλ Μιχαήλ στις 7 Σεπτέμβριος 2014 στις 22:52 Διαγραφή σχολίου Βαγγέλη καλησπέρα και σ΄ευχαριστώ. Οι απαντήσεις όλων των ασκήσεων υπάρχουν στο ίδιο αρχείο! Σχόλιο από τον/την Παπασγουρίδης Θοδωρής στις 8 Σεπτέμβριος 2014 στις 0:39 Διαγραφή σχολίου Γεια σου Μιχάλη και καλή συνέχεια, διότι βλέπω κάτι ετοιμάζεις για τη Β' Λυκείου Ωραία ιδέα, λιτή και ουσιαστική. Μήπως όμως στην απόσταση που διανύει ο ήχος να βάλουμε και το ύψος του ανθρώπου; Δηλαδή στο 11,25m να προσθέσουμε και 1,75m και να γίνει 13m, οπότε d=19,85m Σχόλιο από τον/την Κωνσταντίνος Λουκόπουλος στις 8 Σεπτέμβριος 2014 στις 2:05 Διαγραφή σχολίου καλημέρα Μιχαήλ! συγχαρητήρια για τη δουλειά σου! Σχόλιο από τον/την Μιχαήλ Μιχαήλ στις 8 Σεπτέμβριος 2014 στις 9:45 Διαγραφή σχολίου Θοδωρή και Κωνσταντίνε καλημέρα και σας ευχαριστώ! Θοδωρή προσπάθησα να δείξω ότι ο άνθρωπος ρίχνει την πέτρα σύριζα με το φράγμα. Όμως σωστό και αυτό που λες! 151. Σύνθεση δυο ταλαντώσεων
1) Έστω ότι ένα σώμα πραγματοποιεί ταυτόχρονα τις παρακάτω εξαναγκασμένες ταλαντώσεις x1 και x2 με
x1=κ∙ημωt και x2= λ∙συνωt
που γίνονται στην ίδια διεύθυνση και γύρω από την ίδια θέση ισορροπίας με την ίδια συχνότητα ω. Τότε σύμφωνα με την επαλληλία των κινήσεων έχουμε:
x=x1+x2= κ∙ημωt+λ∙συνωt=κ( ημωt+λ/κ∙συνωt).
Σχόλια
Γιάννη δώσμου μια στάση αλλά εδώ
.Δυο σύμφωνες πηγές κυμάτων Π1 και Π2 βρίσκονται στην επιφάνεια υγρού και εκτελούν ταλαντώσεις με εξισώσεις y1=2∙10-2 ημπt και y2=10-2∙ημ(πt+π/4) (S.I).
Τα κύματα διαδίδονται με ταχύτητα υ=2m/s. Ένα υλικό σημείο Μ βρίσκεται στην επιφάνεια του υγρού και απέχει από τις πηγές αποστάσεις r1=1m και r2= 5/6 αντίστοιχα.
i)Να γράψετε τις εξισώσεις ταλάντωσης του σημείου Μ, εξαιτίας του κάθε κύματος χωριστά καθώς και την εξίσωση ταλάντωσης του Μ μετά τη συμβολή των δύο κυμάτων.
ii) Να υπολογίσετε την απομάκρυνση του σημείου Μ τη χρονική στιγμή t=0,5s.
Σχόλια
Δυο σύγχρονες πηγές παραγωγής κυμάτων Π1 και Π2 που βρίσκονται στην επιφάνεια υγρού και απέχουν απόσταση d=6m, εκπέμπουν αρμονικά κύματα πλάτους Α και μήκους κύματος λ=3m.
i) Να βρείτε το πλήθος των σημείων του Π1Π2 που ταλαντώνονται με πλάτος Αsqr3 και να σχεδιάσετε τις αντίστοιχες υπερβολές μεταξύ των Π1 και Π2.
ii) Να βρείτε την ελάχιστη οριζόντια απόσταση ανάμεσα σε ένα σημείο του ευθυγράμμου τμήματος Π1Π2 που ταλαντώνεται με πλάτος Αsqr3 και
α) ενός σημείου ενισχυτικής συμβολής
β) ενός σημείου αποσβεστικής συμβολής.
iii) Με ποιο πλάτος ταλαντώνονται τα σημεία της ευθείας Π1Π2 που βρίσκονται εκτός του ευθυγράμμου τμήματος Π1Π2;
Κεφάλαιο 2 Διατήρηση της ορμής
Κεφάλαιο 2: Διατήρηση της ορμής
Υπολογισμός της κεντρομόλου επιτάχυνσης και της κεντρομόλου δύναμης.
ΣχόλιαΟι επιφάνειες που έχουν το ίδιο δυναμικό ονομάζονται ισοδυναιμκές επιφάνειες.
Οι ισοδυναμικές επιφάνειες είναι ΚΑΘΕΤΕΣ στις δυναμικές γραμμές (Ε) του πεδίου
Η ισοδυναμικές επιφάνειες είναι ΠΑΝΤΑ ΚΛΕΙΣΤΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ, σε αντίθεση με τις γραμμές πεδίου που αρχίζουν και τελειώνουν σε φορτία.
Στο διπλανό σχήμα με πράσινο χρώμα έχουμε σχεδιάσει τις ισοδυναμικές επιφάνειες για δυο ίσα και αντίθετα ηλεκτρικά φορτία (ηλεκτρικό δίπολο)
Για ένα σημειακό θετικό ηλεκτρικό φορτίο οι ισοδυναμικές επιφάνειες για δυναμικά V1, V2 και V3 αντίστοιχα είναι αυτές που φαίνονται στο διπλανό σχήμα όπου V1>V2>V3.
ή εδώ
ΣχόλιαΣτα σημεία Α και Β που απέχουν μεταξύ τους απόσταση λ βρίσκονται αντίστοιχα τα ακίνητα ηλεκτρικά φορτία Q1>0 και Q2<0.
Αν ο λόγος των μέτρων των δυο ηλεκτρικών φορτίων ικανοποιεί το λόγο της χρυσής τομής τότε και το σημείο Γ του ΑΒ για το οποίο είναι Vολ=0 ικανοποιεί επίσης το λόγο της χρυσής τομής.
Ο αριθμός 1,618… ονομάζεται λόγος της χρυσής τομής και συμβολίζεται διεθνώς με το γράμμα φ προς τιμή του γλύπτη Φειδία. Οι Αρχαίοι Έλληνες είχαν διαπιστώσει ότι, όπου εμφανίζεται ο λόγος της χρυσής τομής, δημιουργείται μια αίσθηση αρμονίας.
Το πρόβλημα διατυπώνεται ως εξής:
«Να χωριστεί ένα ευθύγραμμο τμήμα ΑΒ=λ σε δυο άνισα μέρη ΑΓ=x και ΓΒ=λ-x, ώστε ο λόγος ολόκληρου προς το μεγαλύτερο μέρος να είναι ίσος με το λόγο του μεγαλύτερου προς το υπόλοιπο τμήμα.
2. Συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα
2.1. Ηλεκτρικές πηγές
1)Η ηλεκτρική πηγή είναι «πηγή» ηλεκτρικών φορτίων; Ποιος είναι ο ρόλος της στο κύκλωμα;
Ο ρόλος της ηλεκτρικής πηγής στο κύκλωμα δεν είναι να παράγει ηλεκτρικά φορτία.
Η πηγή, δεν είναι «πηγή» ηλεκτρικού φορτίου. Διατηρεί όμως το ηλεκτρικό πεδίο και τη διαφορά δυναμικού όπως μια αντλία νερού σε υδραυλικό κύκλωμα δεν παράγει νερό, αλλά χρησιμεύει για να διατηρεί κάποια διαφορά πιέσεων και να προκαλεί ροή του ήδη υπάρχοντος νερού. Αντίστοιχα:
Η ηλεκτρική πηγή δημιουργεί διαφορά δυναμικού και πεδίο μέσα στο οποίο γίνεται η ροή των ήδη υπαρχόντων ελεύθερων ηλεκτρονίων του μετάλλου.
και ένα προσαρμοστικό test στο ηλεκτρικό ρεύμα που δημιουργήσαμε με το συνάδελφο Μαθηματικό - Πληροφορικό Ευάγγελο Τριανταφύλλου.
ΣχόλιαΚατά μήκος χορδής μήκους L=17,5cm και μάζας Μ=0,2 Kg, διαδίδονται
ταυτόχρονα δυο αρμονικά κύματα. Από τη συμβολή των δυο κυμάτων προκύπτει το στάσιμο κύμα y=0,02 συν(20πx)ημ(40πt) (S.I) (t=0, x=0, y=0, v>0).
Να σχεδιάσετε το στιγμιότυπο του κύματος τη χρονική στιγμή .
Τι είδους ενέργεια έχουν τα μόρια της χορδής εκείνη τη στιγμή; Να την υπολογίσετε.
Δίνεται π2=10.
Μια σφαίρα μάζας m=1Kg και ακτίνας r=0,01 m, ρίχνεται οριζόντια από ύψος h=2,1 m από το σημείο Α του κεκλιμένου επιπέδου του σχήματος (γωνίας κλίσης φ=300), με αρχική ταχύτητα υ0=6m/s.
Αα) Να υπολογιστεί τότε το μέτρο και η κατεύθυνση της στροφορμής της ως προς το σημείο Ο που βρίσκεται στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου.
β) Ποιος είναι εκείνη τη στιγμή ο ρυθμός μεταβολής (μέτρο και κατεύθυνση) της στροφορμής της σφαίρας αν αυτή πραγματοποιεί οριζόντια βολή;
Β)α) Στη συνέχεια αφήνουμε τη σφαίρα να κινηθεί κατά μήκος του κεκλιμένου επιπέδου ξεκινώντας από την ηρεμία. Αν το πρώτο μισό του κεκλιμένου επιπέδου είναι τραχύ οπότε η σφαίρα κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει ενώ το δεύτερο μισό του είναι λείο, τότε να βρείτε το μέτρο της μεταφορικής ταχύτητας της σφαίρας όταν φτάνει στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου.
β) Πόση είναι η ιδιοστροφορμή και πόση η τροχιακή στροφορμή της σφαίρας ως προς το σημείο Ο, στη βάση του κεκλιμένου επιπέδου;
γ) Ποιος είναι ο ρυθμός μεταβολής της τροχιακής στροφορμής της σφαίρας ως προς το σημείο Ο όταν η σφαίρα βρίσκεται στο μέσο Μ του κεκλιμένου επιπέδου; (Δίνεται για τη σφαίρα Ιcm=I=mr2 , θεωρείστε ότι r<<H).
Σχόλια
Ένας τροχός ακτίνας R κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει πάνω σε οριζόντιο επίπεδο με σταθερή ταχύτητα υcm (ισχύει υcm=ωR). Θεωρούμε ορθογώνιο σύστημα συντεταγμένων όπως φαίνεται στο σχήμα. Έστω ότι το κατώτερο σημείο Α του τροχού τη χρονική στιγμή t=0 ταυτίζεται με την αρχή του συστήματος
συντεταγμένων. Τότε:
Α) Να βρεθούν οι συντεταγμένες του σημείου Α στην περιφέρεια του τροχού σε συνάρτηση με το χρόνο.
Β) Να υπολογίσετε τις vx και vy συνιστώσες της ταχύτητας και τις αx και αy συνιστώσες της επιτάχυνσης του Α σε συνάρτηση με το χρόνο.
Γ) Ποιες χρονικές στιγμές το σημείο Α βρίσκεται σε ηρεμία; Ποιες είναι οι συνιστώσες της επιτάχυνσης τότε;
Δ) Υπολογίστε το μέτρο της συνολικής ταχύτητας και της συνολικής επιτάχυνσης του σημείου Α κάθε χρονική στιγμή. Εξαρτάται το μέτρο της επιτάχυνσης του Α από το χρόνο;
Ε) Θεωρείστε στιγμιαίο άξονα περιστροφής και υπολογίστε το μέτρο της ταχύτητας ενός σημείου της περιφέρειας του τροχού. Τι παρατηρείτε;
Σχόλια
Στο εσωτερικό ενός κυλινδρικού κουτιού μάζας Μ=1 Kg και ακτίνας R=10 cm, έχουμε κολλήσει μια μικρή μεταλλική σφαίρα μάζας m=Kg. Το σύστημα τοποθετείται σε κεκλιμένο επίπεδο γωνίας κλίσης φ, έτσι ώστε η Κm να είναι παράλληλη στο κεκλιμένο επίπεδο. Τότε:
Να υπολογίσετε την αρχική γωνιακή επιτάχυνση τη στιγμή που αφήνουμε το σύστημα να κινηθεί πάνω στο κεκλιμένο επίπεδο.
Δίνονται: g=10m/s2, ημφ=0,6, συνφ=0,8 και ότι η ροπή αδράνειας του κυλίνδρου ως προς άξονα που περνάει από το κέντρο μάζας του είναι Icm=MR2.
Σχόλια
...επειδή η παράγραφος 1.2.8 είναι στην ύλη ας δούμε και τον πίνακα της δραστηριότητας του σχολικού βιβλίου
Σχόλιαt(s) | 1 | 1,4 | 1,8 | 2,2 | 2,6 | 3 |
x(cm) | 13 | 29 | 78 | 160 | 270 | 415 |
t(s) | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 2,4 | 2,8 |
υ(m/s) | 0,40 | 1,26 | 2,05 | 2,75 | 3,62 |
t(s) | 1,4 | 1,8 | 2,2 | 2,6 |
α(m/s2 ) | 2,15 | 1,98 | 1,75 | 2,18 |
Κύλινδρος ακτίνας R και βάρους w=40 N, ισορροπεί πάνω σε κεκλιμένο επίπεδο γωνίας κλίσης φ=300, με τη βοήθεια σχοινιού παράλληλου στο κεκλιμένο επίπεδο, που περνά από το κέντρο του Ο. Να υπολογιστούν:
Α)α) Η στατική τριβή και,
β) η τάση του σχοινιού
Β) Αν κόψουμε το σχοινί που περνά από το κέντρο του τροχού τότε να ξαναπαντηθούν τα ερωτήματα (α) και (β).
Ποια είναι η τιμή της οριακής τριβής δίνεται μ=sqr3/2.
Θεωρείστε ότι ο κύλινδρος δεν ολισθαίνει.
Δίνονται για τον κύλινδρο Ιcm=0,5mR2 και g=10m/s2.
ΣχόλιαΗ ράβδος του σχήματος έχει μάζα M=20 kg και μήκος L=4m. Ο τροχός έχει μάζα επίσης m=M=20 kg και ακτίνα R=0,5m. Έστω ότι η ράβδος σχηματίζει γωνία θ με το οριζόντιο έδαφος και ότι ζητείται να υπολογιστεί η οριζόντια δύναμη FΑ που πρέπει να ασκούμε στο άκρο Α της ράβδου καθώς και η γωνία θ, ώστε αυτή να επιταχύνεται με επιτάχυνση α=2m/s2.
Ο τροχός δεν ολισθαίνει. Δίνονται Ι=0,5mR2 και g=10m/s2.
ΣχόλιαΤο σχήμα δείχνει δυο σώματα m1 και m2 που συνδέονται με ένα αβαρές ελατήριο σταθεράς Κ. Το σύστημα μπορεί να ταλαντώνεται έτσι ώστε οι δυο μάζες να κυλίονται. Έστω ότι το φυσικό μήκος του ελατηρίου είναι L0. Τότε για τη μεταβολή x(t) του μήκους του ελατηρίου σε μια τυχαία θέση κατά τη διάρκεια της συσπείρωσης ισχύει:
x=L0-L=L0-(x1-x2).
163. Κρούση σφαιρών (έργο τριβής κύλισης).Η συμπαγής σφαίρα m1=2Kg του σχήματος κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε οριζόντιο επίπεδο και συγκρούεται μετωπικά και ελαστικά με αρχικά ακίνητη κούφια σφαίρα μάζας m2=1Kg της ίδιας ακτίνας R=5cm. (Οι ακτίνες θεωρούνται ίσες ώστε η κρούση να είναι κεντρική). Η οριζόντια ταχύτητα του κέντρου μάζας της σφαίρας πριν τη σύγκρουση έχει μέτρο υ1=3m/s όπως φαίνεται στο σχήμα.
α) Να βρείτε τις ταχύτητες των δυο σφαιρών αμέσως μετά τη σύγκρουση αν οι μάζες εξακολουθούν να κινούνται οριζόντια.
β) Να υπολογιστεί η συνολική στροφορμή του συστήματος των δυο μαζών ακριβώς πριν την κρούση και για σταθερό σημείο του εδάφους.
γ) Σε πόσο χρόνο μετά τη σύγκρουση οι μάζες m1 και m2 θα σταματήσουν να ολισθαίνουν; Ποια μάζα θα σταματήσει την ολίσθηση πρώτη;
δ) i) Να υπολογιστεί το έργο της τριβής ολίσθησης ακριβώς μετά την κρούση και μέχρι να αρχίσει η κύλιση της σφαίρας m2.
ii) Ποιος είναι τότε ο ρυθμός μεταβολής της στροφορμής της ;
iii) Πόσο είναι το έργο της τριβής κύλισης από τη στιγμή που αρχίζει η κύλιση και μέχρι να σταματήσει η κίνηση της σφαίρας; Θεωρείστε αμελητέο το έργο της τριβής κύλισης κατά τη διάρκεια της ολίσθησης.
Δίνεται ο συντελεστής τριβής ολίσθησης μεταξύ σφαίρας και επιπέδου μ=1/7. Θεωρούμε ότι μεταξύ των σφαιρών δεν αναπτύσσεται κάποια τριβή. Aκόμη δίνεται για τη σφαίρα μάζας m1 και ακτίνας R, Icm=Ι1=0,4×m1×R2 και για τη σφαίρα μάζας m2 και ακτίνας R, Icm=Ι2=m2×R2. Για τις πράξεις θεωρείστε g=10m/s2.
Σχόλια
Test Πολλαπλής επιλογής γ΄ γυμνασίου
164. Πότε πέφτει γρηγορότερα;Μια ομογενής ράβδος ΑΒ έχει μήκος L=2m και μάζα M=3Kg. Στο σημείο Γ με (ΒΓ)=L/4, είναι δεμένη σημειακή μάζα m=1 Κg. Η ράβδος ισορροπεί με κλίση όπως φαίνεται στο σχήμα μέσω δυο ακλόνητων αρθρώσεων που το ένα τους άκρο είναι βιδωμένο στη ράβδο και το άλλο στο ταβάνι. Η ράβδος μπορεί να περιστρέφεται χωρίς τριβές γύρω από τις βίδες.
Α) Αν θέλαμε να στερεώσουμε το σύστημα της ράβδου ΑΒ και της μάζας m, με μια μόνο ακλόνητη άρθρωση που το ένα άκρο της να είναι στηριγμένο στο ταβάνι, να βρείτε σε ποια θέση πάνω στη ράβδο πρέπει να στερεώσουμε το άλλο άκρο της, ώστε το σύστημα να ισορροπεί στην ίδια θέση;
Β) i) Αν τη χρονική στιγμή t0=0 σπάσουν και οι δυο αρθρώσεις τότε να βρείτε με ποια ταχύτητα θα φτάσει το σύστημα των δύο μαζών στο έδαφος.
ii) Αν δέσουμε τη μάζα m στο σημείο Β και αφήσουμε το σύστημα να πέσει από την ίδια θέση τότε αυτό θα φτάσει γρηγορότερα στο έδαφος ή όχι; Εξηγείστε.
Γ) Αν τη χρονική στιγμή t0=0 σπάσει μόνο η άρθρωση στο Β, τότε πότε το σύστημα φτάνει γρηγορότερα στην κατακόρυφη θέση, όταν η μάζα m είναι δεμένη στο σημείο Γ ή όταν είναι δεμένη στο σημείο Β;
Δίνεται για τη ράβδο Icm=1/12×Μ×L2. Για τις πράξεις θεωρείστε g=10m/s2.
165. Δίσκος
Ο ομογενής δίσκος του σχήματος μάζας M=0,2Kg και ακτίνας R=0,1m κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει πάνω σε οριζόντιο δάπεδο. Τη χρονική στιγμή t0=0s ο δίσκος έχει αρχική ταχύτητα υ0=4m/s και εκείνη τη στιγμή, ασκείται στο δίσκο μια σταθερή οριζόντια δύναμη F σε απόσταση r=8cm από το κέντρο μάζας του Κ, όπως φαίνεται στο σχήμα.
α) Αν τη χρονική στιγμή t=2s, η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του δίσκου μηδενίζεται, τότε να υπολογιστεί το μέτρο της δύναμης F.
β) Να υπολογιστεί το έργο της δύναμης F μέχρι τη χρονική στιγμή t=2s.
γ) Ποιο είναι το μέτρο του μέγιστου ρυθμού μεταβολής της κινητικής ενέργειας του δίσκου για 0≤t≤2s;
δ) Να υπολογιστεί η κινητική ενέργεια του δίσκου τη χρονική στιγμή t=3 s.
Δίνεται για το δίσκο Icm=0,5ΜR2.
ή εδώ
ΣχόλιαΣχόλιο
Πάνω σε οριζόντιο επίπεδο βρίσκεται ένας κύλινδρος μάζας M=2Kg ακτίνας R=20cm. Σε απόσταση r1=R/4 από το κέντρο του κυλίνδρου και πάνω σε αυτόν βρίσκεται τυλιγμένο κατάλληλα ένα αβαρές σχοινί που μπορεί να ξετυλίγεται χωρίς να γλιστρά. Στο ελεύθερο άκρο αυτού του σχοινιού ασκείται σταθερή οριζόντια δύναμη F. Επίσης σε απόσταση r2=R/2 από το κέντρο του κυλίνδρου και πάνω σε αυτόν βρίσκεται τυλιγμένο κατάλληλα και ένα δεύτερο αβαρές σχοινί που επίσης μπορεί να ξετυλίγεται χωρίς να γλιστρά.
Το δεύτερο αυτό σχοινί περνάει από το αυλάκι μιας σταθερής αβαρούς τροχαλίας στο ελεύθερο άκρο του οποίου είναι δεμένο σώμα μάζας m=1Kg. Τότε να υπολογιστούν:
Α) Το μέτρο της σταθερής οριζόντιας δύναμης F ώστε το σύστημα να ισορροπεί.
Β) α) Το μέτρο της σταθερής οριζόντιας δύναμης F έτσι ώστε το κέντρο μάζας του κυλίνδρου να επιταχύνεται προς τα δεξιά με σταθερή επιτάχυνση αcm=10m/s2.
β) Για την επιταχυνόμενη κίνηση του συστήματος να υπολογιστεί η μεταβολή της κινητικής ενέργειας του κυλίνδρου καθώς και η ολική μεταβολή της κινητικής ενέργειας του συστήματος για μετατόπιση του Κ.Μ του κυλίνδρου κατά x=0,2m.
γ) Να υπολογιστεί ο ρυθμός μεταβολής της κινητικής ενέργειας του συστήματος τη χρονική στιγμή που το Κ.Μ του κυλίνδρου έχει ταχύτητα υcm=2m/s.
Θεωρείστε ότι σε κάθε περίπτωση ο κύλινδρος κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει.
Δίνεται η ροπή αδράνειας ως προς το Κ.Μ του κυλίνδρου Ιcm=I =0,5∙Μ∙R2 και για τις πράξεις g=10m/s2.
A) Δυο μικρές ελαστικές σφαίρες με μάζες m1 και m2, προσπίπτουν ταυτόχρονα στη μια πλευρά ενός οριζόντιου τραπεζιού και συγκρούονται ελαστικά και πλάγια όπως φαίνεται στο σχήμα. Οι ταχύτητες των δυο σφαιρών πριν την κρούση έχουν μέτρα υ1=υ2=4m/s και η γωνία πρόσπτωσης για την κάθε σφαίρα είναι 450. Στη συνέχεια οι σφαίρες συγκρούονται μεταξύ τους και η κρούση είναι πλάγια και ελαστική. Να υπολογιστούν οι ταχύτητες των δυο σφαιρών μετά τη μεταξύ τους σύγκρουση αν:
α) m1= m2=0,5Kg και
β) m1=0,5Kg και m2=1,5Kg (m2=3m1).
Β) Αν η ταχύτητα της m1 πριν την κρούση είναι υ1=5m/s και η γωνία πρόσπτωσης είναι θ με εφθ=4/3, ενώ η ταχύτητα της m2 πριν την κρούση είναι υ2=4m/s με γωνία πρόσπτωσης φ=450 τότε να υπολογιστούν οι ταχύτητες των δυο σφαιρών μετά τη μεταξύ τους σύγκρουση αν:
α) m1= m2=0,5Kg και
β) m1=0,5Kg και m2=1,5Kg (m2=3m1).
ή εδώ
169. Μη μετωπική ελαστική κρούση m1 και m2 .Μια σφαίρα μάζας m1=5Kg κινείται (ολισθαίνει) οριζόντια με ταχύτητα υ1=1m/s και συγκρούεται μη μετωπικά και ελαστικά με αρχικά ακίνητη σφαίρα μάζας m2=7Kg. Αν μετά την κρούση η σφαίρα m2 κινείται με ταχύτητα υ2΄ που σχηματίζει με την οριζόντια διεύθυνση γωνία θ με εφθ=0,87, τότε να υπολογίσετε την ταχύτητα υ1΄ καθώς και την ταχύτητα υ2΄ της m2, μετά την κρούση. Τριβές δεν υπάρχουν.
ή εδώ
Σχόλια170. Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις
Σχόλια171. Διάδοση κύματος
Η εξίσωση y(x,t)=f(x-υt), είναι η γενική εξίσωση που παριστάνει ένα κύμα οποιουδήποτε σχήματος που κινείται προς τον θετικό ημιάξονα +x.
Τη μορφή της διαταραχής, δηλαδή τη χωρική μεταβολή του κύματος, μπορούμε να τη «δούμε», αν φωτογραφήσουμε το κύμα σε μια ορισμένη χρονική στιγμή. Αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να δώσουμε μια συγκεκριμένη τιμή π.χ t= t1 στο χρόνο, οπότε έχουμε το στιγμιότυπο του κύματος που είναι μια συνάρτηση μόνο του x, για τη δεδομένη χρονική στιγμή δηλαδή τη συνάρτηση f(x)= y(x,t1).
Η γραφική παράσταση (διάγραμμα) της f(x) τη δεδομένη χρονική στιγμή (έστω t1), ονομάζεται στιγμιότυπο του κύματος και έχει ένα ορισμένο σχήμα πάνω στη χορδή.
Tότε η f(x-υt) περιγράφει τη διάδοση αυτού το συγκεκριμένου σχήματος με ταχύτητα υ κατά τη θετική διεύθυνση x (υ>0).
Σημείο Μ του ελαστικού μέσου διάδοσης ενός κύματος βρίσκεται στη θέση xM και ταλαντώνεται με συχνότητα f=2Hz. Το Μ, έχει διαφορά φάσης κατά 2π rad μικρότερη από την «πηγή» (εφόσον το κύμα έχει «φτάσει» ήδη στο Μ).
Α) Πόση πρέπει να γίνει η συχνότητα της πηγής ώστε η διαφορά φάσης του Μ με την «πηγή» Ο να γίνει:
i) 4π rad και
ii) π rad;
Β) Να σχεδιάσετε τα στιγμιότυπα του κύματος τη χρονική στιγμή t=1 s για
i) Δφ=2π rad
ii) Δφ=4π rad και
iii) Δφ=π rad;
Δίνεται η ταχύτητα διάδοσης του κύματος υ=2m/s.
Σχόλιο
Υλικό σημείο πραγματοποιεί στον άξονα x΄x την παλινδρομική αρμονική κίνηση που περιγράφεται από την εξίσωση x=5ημ[2π(1+12t)t] (S.I).
α) Ποια χρονική στιγμή η απομάκρυνση του σώματος γίνεται μέγιστη για 1η φορά;
β) Σε πόσο χρόνο η απομάκρυνση του σώματος γίνεται για πρώτη φορά x=m ενώ η ταχύτητα είναι αρνητική;
γ) Σε πόσο χρόνο πραγματοποιεί 1 «ταλάντωση»;
δ) Πόσες φορές επαναλαμβάνεται η κίνηση του σώματος (υλικού σημείου) σε χρόνο t=1 s; Να γίνει η αντίστοιχη γραφική παράσταση x(t) για 0≤t≤1s.
174. Πιεστική δύναμηΈνα κλειστό δοχείο έχει σχήμα κύβου ακμής α=0,4 m. Το μισό του δοχείου είναι γεμάτο με νερό κα το υπόλοιπο μισό με ελαιόλαδο. Nα υπολογίσετε τη συνολική δύναμη:
α) στον πυθμένα του δοχείου και
β) στην μια πλευρική του έδρα.
Δίνεται ρν=103 Kg/m3, ρλ=0,9∙103 Kg/m3 και g=10m/s2.
ή εδώ
175. Ταλάντωση και ρευστό.Μανομετρικός σωλήνας ΑΒΓΔ σταθερής διατομής σχήματος ανεστραμμένου Π, ανοικτός στα δυο του άκρα, δένεται σε ελατήριο σταθεράς D=Κ=4Ν/m, όπως φαίνεται στο σχήμα. Το οριζόντιο τμήμα ΒΓ του σωλήνα έχει μήκος L=20cm. Ο σωλήνας περιέχει υγρό που αρχικά ισορροπεί και η ελεύθερη επιφάνεια του υγρού βρίσκεται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο στα δυο του μέρη ενώ απέχει από τα ελεύθερα άκρα του σωλήνα απόσταση Η=5cm. Απομακρύνουμε το σωλήνα από τη θέση ισορροπίας του και τον αφήνουμε ελεύθερο να κινηθεί ώστε να πραγματοποιεί α.α.τ. Να υπολογίσετε το μέγιστο πλάτος ώστε να μην υπερχειλίζει το νερό από το σωλήνα κατά τη διάρκεια της ταλάντωσης. Ο σωλήνας μπορεί να ολισθαίνει στο οριζόντιο επίπεδο χωρίς τριβές. Δίνεται η συνολική μάζα του συστήματος m=250 g και g=10m/s2.
Σχόλια
Μανομετρικός σωλήνας ΑΒΓΔ σταθερής διατομής σχήματος ανεστραμμένου Π, είναι ανοικτός στα δυο του άκρα. Το οριζόντιο τμήμα ΒΓ του σωλήνα έχει μήκος L=20cm. Ο σωλήνας περιέχει υγρό που αρχικά ισορροπεί και η ελεύθερη επιφάνεια του υγρού βρίσκεται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο στα δυο του μέρη.
α) Να υπολογιστεί η διαφορά ύψους του υγρού στις δυο στήλες αν ο σωλήνας αρχίσει να επιταχύνεται προς τα αριστερά με επιτάχυνση α=10m/s2.
β) Να υπολογίσετε την γωνιακή ταχύτητα ω, με την οποία πρέπει να περιστρέφεται ο παραπάνω σωλήνας, γύρω από κατακόρυφο άξονα που συμπίπτει με έναν από τους κατακόρυφους σωλήνες, ώστε να πετύχουμε την ίδια διαφορά ύψους του υγρού στις δυο στήλες.
Δίνεται g=10m/s2.
ΣχόλιαΚυλινδρικό κατακόρυφο δοχείο εμβαδού Α1 περιέχει υγρό πυκνότητας ρ και ηρεμεί σε οριζόντιο δάπεδο. Το δοχείο φράσσεται υδατοστεγώς με έμβολο που μπορεί να κινείται κατακόρυφα χωρίς τριβές. Στην πλευρική επιφάνεια του δοχείου και σε απόσταση Η κάτω από την ελεύθερη οριζόντια επιφάνειά του βρίσκεται στόμιο εμβαδού Α2 από το οποίο εκρέει το υγρό. Αν ασκήσουμε στο έμβολο κατακόρυφη δύναμη F τότε το υγρό εκρέει με ταχύτητα υ2, όταν η στάθμη του υγρού απέχει απόσταση h από το στόμιο εκροής.
Να υπολογίσετε:
α) Την ταχύτητα εκροής υ2 του υγρού
β) το μέτρο του ρυθμού μεταβολής του ύψους της στάθμης του νερού και
γ) το χρόνο για να κατέβει η στάθμη του υγρού κατά H και να σταματήσει η εκροή του υγρού.
Δίνεται η επιτάχυνση της βαρύτητας g.
Σχόλια
Δύο σύγχρονες σημειακές πηγές Π1 και Π2 δημιουργούν στην επιφάνεια υγρού εγκάρσια κύματα που διαδίδονται με ταχύτητα υ = 5 m/s.
Τη χρονική στιγμή t=1,4s εμφανίζονται οι ΜΜ΄ και ΝΝ΄ που είναι οι δυο πρώτες υπερβολές ενισχυτικής συμβολής μετά τη μεσοκάθετο του Π1Π2.
Οι πηγές αρχίζουν να ταλαντώνονται τη χρονική στιγμή t = 0 και εκτελούν ταλαντώσεις της μορφής y = Α∙ημωt .
α) Αν η χρονική διάρκεια εμφάνισης της ΜΜ΄ είναι 0,6s και της ΝΝ΄ είναι 0,4s τότε να βρείτε τις αποστάσεις r1 και r2 του σημείου Μ καθώς και τις αποστάσεις r1΄ και r2΄ του σημείου Ν από τις πηγές Π1 και Π2, αντίστοιχα.
β) Να υπολογίσετε τη διαφορά φάσης των Μ και Ν μετά τη συμβολή των κυμάτων.
γ) Να γράψετε τις εξισώσεις των υπερβολών στις οποίες ανήκουν τα Μ και Ν θεωρώντας ορθογώνιο σύστημα συντεταγμένων (xoy) με αρχή το Ο και άξονα xx΄ που ταυτίζεται με την ευθεία Π1Π2.
δ) Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση του πλάτους ταλάντωσης των Μ και Ν σε συνάρτηση με τον χρόνο, για t ≥ 0.
ή εδώ
181. Δύναμη στην παλάμηΗ παροχή της βρύσης του σχήματος είναι Π=10-3m3/s . Η φλέβα νερού χτυπάει την οριζόντια παλάμη του χεριού μας, ώστε μετά την πρόσπτωση το νερό να κινείται παράλληλα προς την παλάμη και αμέσως να την εγκαταλείπει. Αν η φλέβα νερού «πέφτει» από ύψος h=0,25m, να υπολογιστεί η δύναμη που ασκείται από αυτή στην παλάμη. Δίνεται το εμβαδό της εγκάρσιας διατομής της βρύσης Α1=5cm2, η πυκνότητα του νερού ρ=103Κg/m3 και g=10m/s2.
183. Το καλαμάκι του φραπέΈνα καλαμάκι του φραπέ, έχει μήκος L και μάζα Μ.
α) Να υπολογιστεί η ροπή αδράνειας του, ως προς άξονα που περνά από το ένα άκρο του.
β) Στη συνέχεια το καλαμάκι κάμπτεται ώστε ένα κομμάτι του α= να σχηματίζει γωνία 900 με το υπόλοιπο καλαμάκι, ώστε να μπορούμε να πιούμε το φραπέ μας.
Μικραίνει ή αυξάνεται η ροπή αδράνειας που έχει το καλαμάκι ως προς άξονα περιστροφής που περνάει από το άκαμπτο άκρο του και είναι κάθετος στο επίπεδο περιστροφής;
Πόση είναι η ροπή αδράνειάς του ως προς το άκρο του αυτό;
Θεωρούμε ότι η διάμετρος από το καλαμάκι είναι πολύ μικρότερη από το μήκος του L ώστε αυτό να θεωρείται λεπτή ομογενής ράβδος με Ιcm=1/12ΜL2.
γ. Αν κάποια στιγμή αρχίσουμε να πίνουμε τον καφέ μας ποια θα είναι η μέγιστη ταχύτητα εκροής του frappe από το καλαμάκι; Δίνεται Ρατμ=105Ν/m2 και η πυκνότητα του καφέ για τις πράξεις να θεωρηθεί ίση με ρ=103Κg/m3.
ΣχόλιαΚυλινδρικό κατακόρυφο δοχείο εμβαδού βάσης Α περιέχει νερό και ηρεμεί σε οριζόντιο δάπεδο. Το δοχείο γεμίζει με νερό μέχρι ύψους x0, πάνω από το στόμιο εκροής, εμβαδού σ.
Να υπολογίσετε:
α) την ποσότητα του νερού που εκρέει σε χρόνο Δt, τη στιγμή που η στάθμη του νερού βρίσκεται σε ύψος x πάνω από το στόμιο εκροής.
β) την πτώση στάθμης του νερού στο δοχείο σε χρόνο Δt και
γ) το χρόνο για να κατέβει η στάθμη του νερού κατά x0 και να φτάσει στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο που βρίσκεται και το στόμιο εκροής.
Δίνεται η επιτάχυνση της βαρύτητας g.
Σχόλια < Προηγούμενη καταχώριση Επόμενη καταχώριση > Σχόλιο από τον/την Κυριακόπουλος Γιάννης στις 10 Φεβρουάριος 2016 στις 23:38 Διαγραφή σχολίου Να διορθώσω κάτι: Σχόλιο από τον/την Γκενές Δημήτρης στις 11 Φεβρουάριος 2016 στις 0:56 Διαγραφή σχολίου Μιχαήλ συγχαρητήρια . Ο τρόπος που αντιμετώπισες το θέμα ... αναδεικνύει πολλά κρυμμένα μυστικά κρατείται προς προσεκτικότερη μελέτη και εξαγωγή συμπερασμάτων για τον τρόπο που προσεγγίζουμε τη φύση. όσο για την αντιστοιχία με την επιβραδυνόμενη ... εγώ πριν 3 χρόνια και ... αποδείχτηκε ότι ήμουν πολύ επιδερμικός και βέβαια καθόλου επίκαιρος όταν έγραφα το 3 από αυτήν την ανάρτηση Σχόλιο από τον/την Διονύσης Μάργαρης στις 11 Φεβρουάριος 2016 στις 8:48 Διαγραφή σχολίου Καλημέρα Δημήτρη. Γιατί χαρακτηρίζεις την δική σου "ανεπίκαιρη" ανάρτηση, επιδερμική; Τα είχες πει όλα, άλλο αν εμείς δεν τους είχαμε δώσει την προσοχή που τους άξιζε... Σχόλιο από τον/την Μιχαήλ Μιχαήλ στις 11 Φεβρουάριος 2016 στις 21:32 Διαγραφή σχολίου Χρήστο σε ευχαριστώ για το σχόλιο. Στην 185 προσπάθησα λίγο να περιορίσω την έκταση της άσκησης! Σχόλιο από τον/την Μιχαήλ Μιχαήλ στις 11 Φεβρουάριος 2016 στις 21:34 Διαγραφή σχολίου Δημήτρη σε ευχαριστώ πολύ! Θα συμφωνήσω όμως με τον Διονύση! Νομίζω ότι τα είχες πει όλα και μάλιστα καθόλου επιδερμικά. Ας είναι όμως και μια ακόμη υπενθύμιση... η δική μου! Σχόλιο από τον/την Νεκτάριος Πρωτοπαπάς στις 12 Φεβρουάριος 2016 στις 0:03 Διαγραφή σχολίου Καλησπέρα Μιχαήλ, τα χουν πει όλα οι συνάδελφοι, θα ταν όμως άδικο να μην σου εκφράσω και εγώ τα εύσημα για το θέμα σου! Σχόλιο από τον/την Μιχαήλ Μιχαήλ στις 12 Φεβρουάριος 2016 στις 12:42 Διαγραφή σχολίου Νεκτάριε σε ευχαριστώ!! Σχόλιο από τον/την Λεβέτας Στάθης στις 16 Φεβρουάριος 2016 στις 20:58 Διαγραφή σχολίου Maria perpou ελπίζω να βοηθήσει το παρακάτω αρχείο. Νομίζω ότι η προσέγγιση του Μιχαήλ Μιχαήλ είναι βάσιμη, όπως δείχνουν τα νούμερα, στην προσέγγιση Bernoulli. Δεξαμενή Σχόλιο από τον/την Βασίλης Δουκατζής στις 16 Φεβρουάριος 2016 στις 22:44 Διαγραφή σχολίου Συνάδελφε η Μαρία Πέρπου δεν είναι πια μέλος του δικτύου, οπότε δεν μπορεί να σου απαντήσει! Σχόλιο από τον/την Pantelis Lapas στις 5 Μάρτιος 2016 στις 11:23 Διαγραφή σχολίου Έχω μια ένσταση σε αυτά τα θέματα αδειάσματος δοχείων η οποία έχει να κάνει με το εξής: σε μία πιο αναλυτική μελέτη που έδωσε κάποιος συνάδελφος χρησιμοποιώντας διαφορικές εξισώσεις, μέσα από μία λογική ακολουθία πράξεων (η οποία θυμίζει την Νευτώνεια θεωρία των συστημάτων μεταβλητής μάζας) και με βάση τις ίδιες παραδοχές με αυτές που διέπουν την ισχύ της εξίσωσης του Bernoulli πλήν αυτής της steady state (ημιστατικής κατάστασης), διαπιστώθηκε ότι η ελεύθερη επιφάνεια του υγρού μέσα στο δοχείο αρχικώς επιταχύνεται ερχόμενη όμως γρήγορα σε μια ημιστατική κατάσταση κατά την οποίαν κινείται κατερχόμενη με τόσο μικρή ταχύτητα που, στο όριο που η διατομή του δοχείου προς τη διατομή της οπής τείνει στο μηδέν (και ίσως και λίγο πιο χαλαρά από αυτό το όριο ... αλλά λίγο μόνο) δικαιολογεί την προσέγγιση μηδενισμού της ταχύτητας καθόδου της ελεύθερης επιφάνειας που γίνεται σε ασκήσεις με εφαρμογή του νόμου του Bernoulli. Η ανάλυση εκείνη όμως προέβλεπε αρχική ασυμφωνία με το νόμο του Bernoulli (για το κομμάτι της επιταχυνόμενης καθόδου) αλλά από τη στιγμή που προσεγγίζεται η ημιστατική κατάσταση και μετά μέχρι και το πέρας του αδειάσματος το συμπέρασμα ήταν ότι οι δύο προσεγγίσεις ταυτίζονται φοβερά. Διαισθητικά μιλώντας, αρχικά, μόλις δηλαδή ανοίγει η οπή και εκρέει το υγρό αλλά και τελικά, όταν δηλαδή τείνει να στραγγίξει η δεξαμενή, δεν φαίνεται λογικό να είναι σωστή η εφαρμογή της θεωρίας του Bernoulli ... από την κοινή εμπειρία νομίζω μπορεί κανείς εύκολα να παρατηρήσει ότι όταν αδειάζει ένα δοχείο, όταν η στάθμη πλησιάζει αρκετά κοντά (σε ύψος) στην οπή, τα μόρια του υγρού δεν έχουν μηδενική ταχύτητα ή δεν φαίνεται να κάνουν κάποια στρωτή κίνηση, αντίθετα φαίνεται να επιταχύνονται, κινούμενα "άτακτα και γρήγορα", ενδεχομένως και υπό την βοήθεια των δυνάμεων επαφής με τα τοιχώματα του δοχείου, προς την οπή. Αυτό το φαινόμενο αναμένεται να είναι υπερβολικά σύντομης διάρκειας (ίσως και αμελητέας) στο όριο όπου η διατομή της δεξαμενής προς τη διατομή της οπής τείνει στο μηδέν, και προφανώς σε ένα τέτοιο όριο η προσέγγιση της μηδενικής ταχύτητας για την κατερχόμενη στάθμη και ενδεχομένως και η προσέγγιση της εξίσωσης Bernoulli "επιβιώνουν περισσότερο" (αν και όχι κατ' ανάγκη το ίδιο χρονικό διάστημα) ... "σαν να καλύπτουν" όλη τη διάρκεια του αδειάσματος! Στην πράξη όμως αν δεν ισχύει το προαναφερθέν όριο διατομών μπορεί εύκολα να παρατηρήσει κανείς αυτό που λέω περί παραβίασης της ημιστατικής κατάστασης λίγο πριν το άδειασμα παραπάνω. Ο άλλος λόγος που ενδεχομένως δεν είναι καλή η προσέγγιση της μηδενικής ταχύτητας της κατερχόμενης στάθμης (η οποία είναι ανεξάρτητη από την εφαρμογή του νόμου του Bernoulli που είναι κι αυτή μια προσέγγιση στο τέλος τέλος) είναι ότι όταν η στάθμη πλησιάζει "επικίνδυνα κοντά" στην οπή (σε ύψος) τι ταχύτητα έχουμε μηδέν ή την ταχύτητα εκροής; Το πιο λογικό είναι οι ταχύτητες στις δύο θέσεις να τείνουν να συγκλίνουν μεταξύ τους καθώς ολοκληρώνεται το άδειασμα. Τέλος πάντων, η βασική απορία που έχω είναι πώς γίνεται να ταιριάζουν τόσο καλά ο νόμος του Bernoulli με την ανάλυση που έδωσε ο κ. Κορφιάτης ακόμη και στο τελικό στάδιο του αδειάσματος παρόλο που δεν έχουμε ημιστατική (ή στρωτή) ροή που είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την εφαρμογή του τύπου του Bernoulli; Ενδεχομένως για εκείνο το τελικό στάδιο του αδειάσματος καμία από τις δύο προσεγγίσεις να μην είναι σωστή (αλλιώς πώς συμφωνούν τόσο τέλεια όσο φαίνεται στα σχήματα εκείνης της ανάλυσης; ή ... μία άλλη απάντηση θα ήταν ότι μπορεί να πει κανείς ότι αν ο λόγος των διατομών δεν είναι υπερβολικά μικρός δεν ταιριάζουν καλά οι δύο προσεγγίσεις και σωστή είναι εκείνη της ανάλυσης του Κορφιάτη, αν όμως εξακολοθούν να ταιριάζουν καλά και πέραν της προσέγγισης του ορίου των διατομών τότε και οι δύο δεν είναι μάλλον σωστές κατά το τελικό στάδιο του αδειάσματος), ... τι από όλα αυτά ισχύει; ... όποιος είναι ειδικός επί τέτοιων θεμάτων ας ρίξει λίγο φώς! 188. Κύλινδρος και ιξώδες.
Η αρχικά ακίνητη διάταξη του σχήματος αποτελείται από δυο ομογενείς κυλινδρικές ομοαξονικές επιφάνειες ακτινών R=20cm και r=19,8cm και μήκους L=1/2π m. Το κενό μεταξύ των δυο κυλινδρικών επιφανειών είναι γεμάτο με μηχανέλαιο συντελεστού ιξώδους n=0,25N∙s/m2.
Ο εξωτερικός ομογενής κύλινδρος ακτίνας R, έχει τυλιγμένο γύρω του αβαρές μη εκτατό σχοινί και μπορεί να περιστρέφεται, ενώ ο εσωτερικός κύλινδρος είναι συνεχώς ακίνητος. Κάποια χρονική στιγμή (t0=0), αρχίζουμε να ξετυλίγουμε το σχοινί ασκώντας σταθερή δύναμη F, στο ελεύθερο άκρο του σχοινιού. Αρχικά διαπιστώνουμε ότι ο εξωτερικός κύλινδρος επιταχύνεται ενώ τη χρονική στιγμή t1 που έχει ξετυλιχθεί σχοινί μήκους d=0,32m, ο εξωτερικός κύλινδρος αποκτά σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω=5 rad/s με την οποία και συνεχίζει να περιστρέφεται. Τότε να βρείτε:
α) την ταχύτητα του ελεύθερου άκρου του σχοινιού τη χρονική στιγμή t1.
β) Το μέτρο της σταθερής δύναμης F.
γ) Το έργο της δύναμης τριβής T που ασκεί το νευτώνειο υγρό στην εξωτερική κυλινδρική επιφάνεια από τη χρονική στιγμή t0 μέχρι τη χρονική στιγμή t1.
δ) Το ρυθμό μεταβολής της κινητικής ενέργειας του εξωτερικού κυλίνδρου:
i) τη χρονική στιγμή που περιστρέφεται με ω1=ω/2και
ii) τη χρονική στιγμή t1.
Δίνεται η ροπή αδράνειας του εξωτερικού κυλίνδρου Ι=8∙10-2Κg∙m2 και g=10m/s2.
Σχόλια
Το αποκριάτικο μπαλόνι του σχήματος διατομής Α=2∙10-2m2 είναι γεμάτο με αέρα πυκνότητας ρ=1,2Κg/m3 με πίεση Ρ=1,24 atm. Το ακροφύσιο στη βάση του μπαλονιού έχει διατομή σ=2∙10-3m2. Κάποια στιγμή αφήνουμε ελεύθερο τον αέρα να διαφύγει από το ακροφύσιο.
α) Να υπολογιστεί η ταχύτητα με την οποία διαφεύγει ο αέρας μέσα από το ακροφύσιο του μπαλονιού και
β) Να υπολογιστεί η δύναμη που προωθεί το μπαλόνι.
Δίνεται η ατμοσφαιρική πίεση Ρατ=105 Ν/m2.
Σχόλια
Η τετράγωνη πλάκα του σχήματος, μάζας Μ=0,3 Kg και πλευράς α=24 cm, μπορεί να περιστρέφεται χωρίς τριβές γύρω από οριζόντιο άξονα, που περνά από το κέντρο της Κ και είναι κάθετος σε αυτήν. Η πλάκα αρχικά ισορροπεί. Κάποια χρονική στιγμή που τη θεωρούμε αρχή των χρόνων (t=0) κολλάμε στην κορυφή Α της τετράγωνης πλάκας μια σημειακή μάζα m=0,1 Kg και αφήνουμε το σύστημα ελεύθερο χωρίς τριβές να περιστραφεί. Να βρείτε:
α) τη μέγιστη γωνιακή ταχύτητα του συστήματος.
β) πόση είναι τότε η στροφορμή της τετράγωνης πλάκας και πόση της σημειακής μάζας m ως προς το κέντρο Κ;
γ) το ρυθμό μεταβολής της στροφορμής του συστήματος και της μάζας m, τη χρονική στιγμή t=0 και τη χρονική στιγμή που έχουμε τη μέγιστη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής.
δ) τη δύναμη από την τετράγωνη πλάκα στη σημειακή μάζα m τη χρονική στιγμή t=0 και τη στιγμή που αυτή αποκτά τη μέγιστη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής.
Δίνεται για την τετράγωνη πλάκα Ιcm=1/6Mα2 και για τις πράξεις θεωρείστε g=10m/s2.
Ο ηλεκτρικός κινητήρας του σχήματος μάζας m=2,5Kg και ακτίνας r=4cm στρέφεται με γωνιακή ταχύτητα ω1 και κινεί υδραντλία μάζας Μ=2Κg και ακτίνας R=10cm, η οποία αντλεί 1m3 νερού σε ύψος h=3m μέσα σε 1min. Αν δεν υπάρχουν απώλειες (ιδανική περίπτωση), τότε:
α) Να υπολογιστεί η ωφέλιμη ισχύς της αντλίας.
β) Αν η ροπή που ασκείται από τον ιμάντα στην υδραντλία είναι 5Ν∙m, τότε να υπολογιστεί η σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω1 του κινητήρα.
γ) Πόση είναι η ροπή που ασκείται από τον ιμάντα στον ηλεκτρικό κινητήρα;
Τη χρονική στιγμή t=0 κλείνουμε το διακόπτη της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας από το ηλεκτρικό δίκτυο και εξαιτίας των τριβών με τον άξονα περιστροφής το σύστημα ακινητοποιείται σε χρόνο Δt. Τότε να βρείτε:
δ) Τη σχέση που συνδέει τις συνολικές ροπές επιβράδυνσης στον κινητήρα και την υδραντλία θεωρώντας ότι αυτές είναι σταθερές.
ε) Το έργο της συνολικής ροπής επιβράδυνσης μέχρι να ακινητοποιηθεί το σύστημα.
Δίνεται για τον ηλεκτρικό κινητήρα και την υδραντλία ότι Ι1=mr2 και Ι2=MR2 αντίστοιχα. Για τις πράξεις θεωρείστε τη πυκνότητα του νερού ρ=103 Κg∙m3 και g=10m/s2.
193. Μερικές θεωρητικές επισημάνσεις στα πειράματα της Γ΄ Λυκείου.1) Μέτρηση του συντελεστή ιξώδους του λαδιού (Πανευρωπαϊκός διαγωνισμός EUSO 2014-www.panekfe.gr)
Κίνηση μικρής σφαίρας στο εσωτερικό κατακόρυφου σωλήνα γεμάτου με υγρό:
Έστω ότι μια μικρή πλαστική σφαίρα κινείται κατά μήκος του άξονα συμμετρίας του κατακόρυφου κυλινδρικού σωλήνα που περιέχει υγρό.
H συνέχεια εδώ
ΣχόλιαΗ τετράγωνη πλάκα του σχήματος βάρους w και πλευράς α, ισορροπεί έτσι ώστε η πλευρά της ΑΒ να σχηματίζει γωνία φ, με το οριζόντιο έδαφος όπως φαίνεται στο σχήμα. Αν ο κατακόρυφος τοίχος είναι λείος ενώ ο συντελεστής στατικής τριβής μεταξύ της πλάκας και του οριζόντιου εδάφους είναι μ, τότε:
i) Να βρείτε τις δυνάμεις που δέχεται η πλάκα από τον τοίχο και από το έδαφος.
ii) Να βρείτε την ελάχιστη τιμή της γωνίας φ για την οποία η τετράγωνη πλάκα δε γλιστρά στο έδαφος και
ii) Να βρείτε τη μέγιστη γωνία φ για την οποία η πλάκα δεν ανατρέπεται.
ΣχόλιαΤο στερεό ημισφαίριο του σήματος ακτίνας r, έχει βάρος w1. Στο άκρο Α του ημισφαιρίου τοποθετούμε σημειακή μάζα βάρους w2. Να υπολογίσετε τη γωνία α, όταν το σύστημα ισορροπεί. Θεωρείστε ότι το κέντρο μάζας του στερεού ημισφαιρίου βρίσκεται στον άξονα συμμετρίας του και σε απόσταση (OG)=3/8 r από το κέντρο του Ο και ότι η σημειακή μάζα δεν ολισθαίνει.
Σχόλια
Το σώμα ισορροπεί άρα δέχεται από το ημικύκλιο μία κατακόρυφη δύναμη αντίθετη του βάρους οπότε ΣF = 0.Το ίδιο ασκεί στο ημικύκλιο μία κατακόρυφη δύναμη όμοια φορά με το βάρος του και ίσου μέτρου, άρα μετά κάνουμε ότι και ο Μιχαήλ, με μία δύναμη F' = F = w2. (μέτρα) |
Έτσι λοιπόν εφόσον οι ν-1 δυνάμεις είναι κατακόρυφες (w1, F') για να έχουμε ισορροπία θα πρέπει και η ν-οστή να είναι κατακόρυφη.Οπότε η Ν έχει την φορά που φαίνεται (και σχεδίασε σωστά ο Μιχάλης) Υ.Γ. Πολλές φορές πέφτουμε στην παγίδα των δύο δυνάμεων από το έδαφος και κάνουμε την ζωή μας δύσκολη, ενώ τα πράγματα είναι πιο απλά! |
Οι σφαίρες του σχήματος ισορροπούν. Οι σφαίρες έχουν μάζες m1 και m2. Ακόμη η σφαίρα μάζας m2 έχει ακτίνα r και το μήκος του νήματος με το οποίο είναι δεμένη από την οροφή είναι (ΟΑ)=L. Να υπολογίσετε:
Α. Τη γωνία α, που σχηματίζει το νήμα μήκους L με την κατακόρυφο, όταν το σύστημα ισορροπεί και
Β. Τις τάσεις T1,T2 και T των νημάτων. (g: γνωστό).
Σχόλια
Η ομογενής ράβδος AΜ του σχήματος βάρους w=5N και μήκους L στηρίζεται με το ένα άκρο της σε λείο στερεό ημισφαίριο και με το άλλο σε οριζόντιο επίπεδο έτσι ώστε να σχηματίζει μ’ αυτό γωνία φ με ημφ=0,6. Ο συντελεστής στατικής τριβής μεταξύ της ράβδου και του οριζοντίου επιπέδου είναι μ=0,5. Αν η ράβδος ισορροπεί οριακά να υπολογίσετε τις δυνάμεις που δέχεται η ράβδος από το έδαφος και το ημισφαίριο.
199. Ισορροπία ράβδου και κεκλιμένο επίπεδοΗ ομογενής ράβδος AΜ του σχήματος βάρους w=5N και μήκους L στηρίζεται με το ένα άκρο της σε κεκλιμένο επίπεδο γωνίας κλίσης φ με ημφ=0,6 και με το άλλο σε λείο οριζόντιο επίπεδο. Αν η ράβδος ισορροπεί όπως φαίνεται στο σχήμα να υπολογίσετε τις δυνάμεις που δέχεται η ράβδος από το έδαφος και από το κεκλιμένο επίπεδο.
Σχόλια
Η λεπτή ομογενής ράβδος του σχήματος στηρίζεται πάνω στους δυο όμοιους ακλόνητους κυλίνδρους Α και Β, έτσι ώστε το τμήμα της ράβδου ανάμεσα σ’ αυτούς να είναι α όπως φαίνεται στο σχήμα.
Να βρεθεί τότε η ελάχιστη απόσταση x του κέντρου μάζας Κ της ράβδου από το σημείο επαφής του κυλίνδρου Α με τη ράβδο ώστε αυτή να ισορροπεί (αλλιώς η ράβδος είτε ολισθαίνει είτε ανατρέπεται).
Δίνεται ο συντελεστής στατικής τριβής μ ανάμεσα στη ράβδο και τους κυλίνδρους καθώς και η γωνία φ που σχηματίζει αυτή με το οριζόντιο επίπεδο.
201_4. Ενέργεια ταλάντωσης και κρούση
Στο ελεύθερο άκρο του κατακόρυφου ελατήριου του σχήματος σταθεράς Κ=12,5Ν/m, έχουμε δέσει σώμα μάζας m2=2Kg και το σύστημα αρχικά ισορροπεί. Ένα δεύτερο σώμα μάζας m1=m2 κινείται κατακόρυφα προς τα πάνω και συγκρούεται μετωπικά και πλαστικά με το σώμα m1. Αν η αρχική κινητική ενέργεια της m1 λίγο πριν την κρούση είναι Καρχ=20 J τότε η ενέργεια Ε της ταλάντωσης μετά την κρούση είναι:
α) Ε<20J
β) Ε=20J
γ) Ε>20J
δ) δε γνωρίζουμε.
Σχόλια
Στη διάταξη του σχήματος η σταθερά του ιδανικού ελατηρίου είναι K=100N/m και η μάζα του σώματος είναι m=4Kg.
Το χέρι μας ασκεί περιοδική δύναμη F, και το σώμα εκτελεί τελικά εξαναγκασμένη αρμονική ταλάντωση συχνότητας f1=4/2π Hz και πλάτους Α=4,4cm χωρίς αρχική φάση. Το σώμα κινούμενο δέχεται δύναμη αντίστασης Fαντ= -b×υ με σταθερά απόσβεσης b=0,4Kg×s-1.
Για ποια συχνότητα f2 το πλάτος της ταλάντωσης ξαναγίνεται ίσο με 4,4 cm;
Σχόλια
Το αρχείο εδώ
208. Μέση ταχύτητα στην α.α.τΣώμα πραγματοποιεί την α.α.τ x=Aημωt. Να υπολογιστεί η μέση ταχύτητα του σώματος σε χρόνο:
α) t=T/4
β) t= T
γ) t=kT+T/4
ΣχόλιαΚατά μήκος γραμμικού ομογενούς ελαστικού μέσου, το οποίο εκτείνεται κατά τη διεύθυνση x΄x, δημιουργείται στάσιμο κύμα. Oι εξισώσεις των δυο τρεχόντων κυμάτων που με τη συμβολή τους δημιούργησαν το στάσιμο κύμα είναι,
y1=A ημ2π(t/T-x/λ+φ0/2π) και y2= A ημ2π(t/T+x/λ). Ποια είναι τότε η μικρότερη κατά απόλυτη τιμή αρχική φάση φ0, ώστε μετά τη συμβολή των δυο κυμάτων κατά μήκος της χορδής το σημείο x=0 να έχει πλάτος:
i) 2Α, δηλαδή να είναι κοιλία του στάσιμου κύματος
ii) 0, δηλαδή να είναι δεσμός του στάσιμου κύματος
iii) Α;
Σχόλια
Σώμα μάζας m1 που κινείται με ταχύτητα υ1 συγκρούεται μετωπικά (κεντρικά) και ελαστικά με αρχικά ακίνητο σώμα m2.
Για ποια αναλογία μαζών, και για τη δεδομένη αρχική ορμή, η ορμή της ακίνητης μάζας m2 μετά την κρούση γίνεται μέγιστη;
ή στο blog εδώ
ΣχόλιαΣχόλιο
Μέσα στο δοχείο του σχήματος εμβαδού εγκάρσιας διατομής Α=164cm2 υπάρχει νερό πυκνότητας ρ=103Κg/m3.
Τότε:
α) Να υπολογιστεί η πίεση στο σημείο Γ.
β) Να υπολογιστεί η δύναμη F που ασκείται στη βάση ΔΕ του δοχείου.
γ) Να υπολογιστούν τα mol του αέρα μέσα στο δοχείο (ιδανικό αέριο).
Δίνονται pατμ=105N/m2, h1=h3=0,5m, h1=2,5m, θ=270C, R=0,082 L∙atm/mol∙K.
215. Η ενέργεια στη σύνθετη ταλάντωση Σώμα εκτελεί αρμονική ταλάντωση και η εξίσωση της απομάκρυνσής του σε συνάρτηση με το χρόνο είναι x=Αημ(ωt+θ). Η προηγούμενη εξίσωση θεωρούμε ότι προκύπτει από την επαλληλία των εξισώσεων x1=Α1ημ(ωt) και x2=Α2ημ(ωt+φ) που αντιστοιχούν στις εξισώσεις των απομακρύνσεων δύο αρμονικών ταλαντώσεων της ίδιας συχνότητας, ίδιας διεύθυνσης και ίδιας θέσης ισορροπίας με 0≤θ<φ<2π. Αν Ε, Ε1 και Ε2 είναι οι ενέργειες των ταλαντώσεων, x, x1 και x2 αντίστοιχα, Κ, Κ1 και Κ2 είναι οι αντίστοιχες κινητικές ενέργειες των ταλαντώσεων και U, U1 και U2 είναι οι αντίστοιχες δυναμικές τους ενέργειες την ίδια χρονική στιγμή t, τότε να δείξετε πως ισχύει: Ε=Ε1+Ε2+2[(K1+K2)^0,5+(U1+U2)^0,5]=Ε1+Ε2+2(E1E2)^0,5 συνφ Συνοπτική λύση: Σχόλια