Η φωτοβολία μετά από θέρμανση

Ο λαμπτήρας στα δυο κυκλώματα του σχήματος λειτουργεί κανονικά, σε σύνδεση με τον ίδιο αντιστάτη R, ο οποίος διαρρέεται και στις δυο περιπτώσεις από ρεύματα με ίσες εντάσεις.

i) Για τις τάσεις των δύο πηγών ισχύει:

α) V₁ < V₂ ,   β) V₁ = V₂,   γ) V₁ >V₂.

ii) Αν Ρ_α η ισχύς που μεταφέρεται από την πηγή στο (α) κύκλωμα και Ρ_β η αντίστοιχη ισχύς στο (β) κύκλωμα, ισχύει:

α) Ρ_α<Ρ_β,   β) Ρ_α= Ρ_β,   γ) Ρ_α > Ρ_β.

ii) Αν θερμάνουμε τους αντιστάτες R στα δυο κυκλώματα, τι θα συμβεί με την φωτοβολία των δύο λαμπτήρων;

Απάντηση:

 ή

Η φωτοβολία μετά από θέρμανση

Η φωτοβολία μετά από θέρμανση

Καρφώνοντας το άκρο του νήματος

Στο σημείο Ο ενός λείου οριζόντιου επιπέδου ηρεμεί ένα σώμα μάζας 10kg. Σε μια στιγμή t₀=0, στο σώμα ασκείται μέσω αβαρούς και μη εκτατού νήματος μήκους l=2m, μια σταθερή οριζόντια δύναμη μέτρου F=5Ν, οπότε τη στιγμή t₁=4s, το σώμα φτάνει στο σημείο Α, έχοντας ταχύτητα υ₁. Τη στιγμή αυτή, το άκρο του νήματος, δένεται σε ένα σταθερό σημείο Κ, έτσι ώστε το νήμα να είναι κάθετο στην ΟΑ, ενώ το σώμα αφήνεται να συνεχίσει την κίνησή του.

i)   Να βρεθεί η ταχύτητα υ₁ καθώς και η απόσταση (ΟΑ).

ii) Να βρεθεί  η χρονική στιγμή t₂ κατά την οποία το σώμα περνά από τη θέση Β με ταχύτητα κάθετη στην διεύθυνση ΟΑ.

iii) Να υπολογιστεί το μέτρο της τάσης του νήματος μεταξύ των θέσεων Α και Β,

iv) Να υπολογιστεί το έργο της τάσης του νήματος από το Α στο Β.

v) Στη θέση Β το νήμα κόβεται. Να βρεθεί η απόσταση (ΟΓ) όπου Γ η θέση του σώματος τη στιγμή t₃=t₂+2s.

Απάντηση:

ή

Καρφώνοντας το άκρο του νήματος

Καρφώνοντας το άκρο του νήματος

Δυο σώματα αλληλεπιδρούν…

Σε λείο οριζόντιο επίπεδο ηρεμούν δυο σφαίρες Α και Β με μάζες m₁=1kg και m₂=2kg δεμένες στα άκρα ενός ιδανικού (αβαρούς) ελατηρίου, ο άξονας του οποίου βρίσκεται πάνω στον άξονα x, ενώ η σφαίρα Α βρίσκεται στην αρχή των ορθογωνίων οριζοντίων αξόνων x,y όπως στο σχήμα. Σε μια στιγμή t₀=0, η Α σφαίρα δέχεται κατάλληλο κτύπημα με αποτέλεσμα να κινηθεί με αρχική ταχύτητα μέτρου υ₀=4m/s, με κατεύθυνση αυτή του άξονα y.

i) Να υπολογιστεί η αρχική ορμή του συστήματος των δύο σφαιρών, καθώς και ο αρχικός ρυθμός μεταβολής της ορμής κάθε σώματος.

ii) Κάποια στιγμή t₁ η σφαίρα Α έχει ταχύτητα με διεύθυνση αυτή του άξονα x, με φορά προς τα δεξιά και μέτρο υ_1x=2,3m/s.

α) Να βρεθεί η μεταβολή της ορμής της σφαίρας Α μεταξύ των χρονικών στιγμών t₀ (μετά το κτύπημα) και t₁.

β) Να υπολογιστεί η ορμή της Β σφαίρας τη στιγμή t₁.

γ)  Στο παραπάνω χρονικό διάστημα το ελατήριο ασκεί αντίθετες δυνάμεις στις δυο σφαίρες. Υποστηρίζεται η άποψη ότι τα έργα των δύο δυνάμεων από t₀ έως t₁ είναι αντίθετα, αφού παράγονται από αντίθετες δυνάμεις. Να εξετάσετε αν αυτό είναι σωστό, υπολογίζοντας τα έργα των δυνάμεων που ασκεί το  ελατήριο σε κάθε σφαίρα.

δ) Να σχολιάσετε τα παραπάνω αποτελέσματα.

Απάντηση:

ή

Δυο σώματα αλληλεπιδρούν…

   Δυο σώματα αλληλεπιδρούν…

Η ορμή του σώματος μεταβάλλεται

Ένα σώμα κινείται προς τα δεξιά, σε λείο οριζόντιο επίπεδο και στο διάγραμμα φαίνεται ο τρόπος που μεταβάλλεται η ορμή του σε συνάρτηση με το χρόνο.     
Ποιες προτάσεις είναι σωστές,  ποιες λάθος και γιατί:

i)   Για t=2s η ορμή του σώματος είναι μηδέν, άρα και η δύναμη που του ασκείται είναι μηδέν.

ii)  Η μεταβολή της ορμής του σώματος από 0-4s είναι ίση με μηδέν.

iii) Η μεταβολή της κινητικής ενέργειας του σώματος από τη στιγμή t₁=1s έως τη στιγμή t₂=3s είναι μηδέν.

Απάντηση:

ή

 Η ορμή του σώματος μεταβάλλεται

 Η ορμή του σώματος μεταβάλλεται

Μετά την επιτάχυνση μια πλαστική κρούση

Σε λείο οριζόντιο επίπεδο ηρεμεί ένα σώμα Α. Σε μια στιγμή t₀=0 στο σώμα Α ασκείται μια σταθερή οριζόντια δύναμη μέτρου F=1,5Ν, με φορά προς τα δεξιά, μέχρι τη στιγμή t₁=6s, όπου η δύναμη καταργείται. Τη στιγμή t₂=7s το σώμα Α συγκρούεται πλαστικά με δεύτερο σώμα Β μάζας m₂=1kg, το οποίο κινείται αντίθετα από το Α με ταχύτητα μέτρου 1m/s.

i)  Να υπολογιστεί η ορμή του σώματος Α ελάχιστα πριν την κρούση.

ii) Ποια η ορμή του συσσωματώματος αμέσως μετά την κρούση;

iii) Αν η ταχύτητα του συσσωματώματος μετά την κρούση έχει μέτρο V=2m/s, να βρεθούν:

α) Η μάζα του Α σώματος.

β) Η μεταβολή της ορμής κάθε σώματος, η οποία οφείλεται στην κρούση.

γ) Η απώλεια της κινητικής ενέργειας κατά την πλαστική κρούση μεταξύ των  δύο σωμάτων.

Απάντηση:

ή

Μετά την επιτάχυνση μια πλαστική κρούση

Μετά την επιτάχυνση μια πλαστική κρούση

Ρίχνουμε την μπάλα, να πάει…

Στην προηγούμενη ανάρτηση:

Ρίχνοντας και πιάνοντας την μπάλα.

 Ο αθλητής πέταγε και ξανάπιανε την μπάλα. Ας εξετάσουμε κάτι διαφορετικό τώρα.

Ένας αθλητής μάζας Μ=60kg στέκεται πάνω σε μία ακίνητη πλατφόρμα μάζας m₁=30kg, η οποία μπορεί να κινηθεί σε λεία επιφάνεια. O αθλητής ρίχνει μια μπάλα μάζας m=0,5kg οριζόντια με αρχική ταχύτητα υ₀=30m/s (ως προς το έδαφος). Το αποτέλεσμα είναι ο αθλητής να γλιστρήσει πάνω στην πλατφόρμα αποκτώντας ταχύτητα μέτρου 0,2m/s (ως προς το έδαφος), αμέσως μετά την εκτόξευση.

i)  Υποστηρίζεται η άποψη ότι δεν αναπτύσσονται δυνάμεις τριβής μεταξύ του αθλητή και της πλατφόρμας και για το λόγο αυτό γλίστρησε ο αθλητής πάνω της.  Να εξετάσετε αν αυτή είναι μια σωστή ή λανθασμένη άποψη.

ii)  Η πλατφόρμα θα αποκτήσει ταχύτητα:

α) προς τα δεξιά,     β) προς τα αριστερά.

Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

iii) Να υπολογιστεί η ταχύτητα της πλατφόρμας, μόλις η μπάλα εγκαταλείπει το χέρι του αθλητή.

iv) Ποια θα είναι η ταχύτητα του αθλητή, μόλις πάψει να γλιστρά πάνω στην πλατφόρμα;

Απάντηση:

ή

 Ρίχνουμε την μπάλα, να πάει…

 Ρίχνουμε την μπάλα, να πάει…

Ρίχνοντας και πιάνοντας την μπάλα.

Ένας αθλητής στέκεται πάνω σε μία ακίνητη πλατφόρμα που μπορεί να κινηθεί σε λεία επιφάνεια. O αθλητής ρίχνει μια μπάλα προς το ακλόνητο πέτασμα στο άκρο της πλατφόρμας, με οριζόντια ταχύτητα ως προς το έδαφος υ₁=20m/s . Η κατακόρυφη κίνηση της μπάλας εξαιτίας του βάρους της, μπορεί να αγνοηθεί. Καθώς η μπάλα χτυπά στο πέτασμα ανακρούεται με ταχύτητα μέτρου υ₁΄=20m/s και επιστρέφει. Η μάζα του συστήματος αθλητή – πλατφόρμας είναι Μ=80kg ενώ της μπάλας m=0,5kg.

i)  Υποστηρίζεται ότι η πλατφόρμα μένει ακίνητη, μέχρι να κτυπήσει στο πέτασμα η μπάλα. Να εξηγήσετε αν αυτό είναι σωστό ή λανθασμένο.

ii) Να υπολογίσετε την ταχύτητα του συστήματος αθλητή-πλατφόρμα, μετά την κρούση της μπάλας με το πέτασμα.

iii) Εάν ο αθλητής πιάσει την μπάλα καθώς αυτή επιστρέφει προς το μέρος του, ποια θα είναι τελικά η ταχύτητα του συστήματος;

Απάντηση:

ή

Ρίχνοντας και πιάνοντας την μπάλα.

Άλλο ένα σύστημα σωμάτων κινείται κατακόρυφα

Στα άκρα ενός ιδανικού ελατηρίου, σταθεράς k=100Ν/m και με φυσικό μήκος l₀=60cm, έχουμε δέσει δυο μικρές σφαίρες Α και Β με μάζες m₁=0,2kg και m₂=0,3kg. Δένουμε τη σφαίρα Α με νήμα, μέσω του οποίου της ασκούμε μια κατακόρυφη μεταβλητή δύναμη F. Κάποια στιγμή t₁ το ελατήριο έχει μήκος l₁=68cm και οι σφαίρες ταχύτητες μέτρων υ₁=5m/s και υ₂=2m/s, όπως στο σχήμα, ενώ η δύναμη έχει μέτρο F=5Ν, το οποίο και διατηρούμε πλέον σταθερό. Για τη στιγμή t₁:

i)  Να υπολογιστεί η ορμή κάθε μπάλας και η συνολική ορμή του συστήματος των δύο σφαιρών.

ii)  Να υπολογιστεί ο ρυθμός μεταβολής της ορμής κάθε σφαίρας καθώς και ο ρυθμός μεταβολής της ορμής του συστήματος.

iii) Να υπολογιστεί η συνολική ορμή του συστήματος τη στιγμή t₂=t₁+2s.

Δίνεται g=10m/s², ενώ η αντίσταση του αέρα είναι αμελητέα.

Απάντηση:

ή

Άλλο ένα σύστημα σωμάτων κινείται κατακόρυφα

Η ορμή σε ένα σύστημα σωμάτων

Από ορισμένο ύψος αφήνεται μια μπάλα Α μάζας m₁=0,5kg να πέσει ελεύθερα, ενώ ταυτόχρονα από το έδαφος εκτοξεύεται κατακόρυφα προς τα πάνω μια δεύτερη μπάλα μάζας m₂=0,4kg. Μετά από λίγο, τη στιγμή t₁, οι μπάλες έχουν ταχύτητες μέτρων υ₁=4m/s και υ₂=10m/s, όπως στο σχήμα.

i) Να υπολογιστεί η ορμή κάθε μπάλας και η συνολική ορμή του συστήματος των δύο σφαιρών.

ii) Να υπολογιστεί ο ρυθμός μεταβολής της ορμής κάθε σφαίρας καθώς και ο ρυθμός μεταβολής της ορμής του συστήματος.

iii) Να υπολογιστεί η συνολική ορμή του συστήματος τη στιγμή t₂=t₁+0,5s, ενώ οι μπάλες δεν έχουν φτάσει ακόμη στο έδαφος.

Δίνεται g=10m/s², ενώ η αντίσταση του αέρα θεωρείται αμελητέα.

Απάντηση:

ή

Η ορμή σε ένα σύστημα σωμάτων

Η ορμή ενός σώματος και η μεταβολή της

Ένα σώμα μάζας 2kg κινείται σε οριζόντιο επίπεδο, με το οποίο παρουσιάζει συντελεστή τριβής ολίσθησης μ=0,1, ενώ πάνω του ασκείται και οριζόντια δύναμη F. Στο σχήμα δίνεται η ορμή του σώματος σε συνάρτηση με το χρόνο.

i)  Να υπολογιστεί ο μέσος ρυθμός μεταβολής της ορμής από 0-2s, καθώς και ο αντίστοιχος στιγμιαίος ρυθμός τη στιγμή t₁=0,8s.

ii) Να βρεθεί η δύναμη F η οποία ασκείται στο σώμα στο χρονικό διάστημα 0-2s.

iii) Να βρεθεί επίσης η ασκούμενη δύναμη F τη στιγμή t₂=3s.

iv) Να υπολογισθεί το συνολικό έργο των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα από 0-3s.

v) Ποια η ισχύς της  δύναμης F, τις χρονικές στιγμές t₁ και t₂ και ποιος ο αντίστοιχος ρυθμός μεταβολής της κινητικής ενέργειας του σώματος, τις στιγμές αυτές;

Απάντηση:

ή

Η ορμή ενός σώματος και η μεταβολή της