Μια κατακόρυφη κυκλική κίνηση

Μια μικρή σφαίρα μάζας 0,2kg, είναι δεμένη στο άκρο νήματος σταθερού μήκους l=0,4m, διαγράφοντας κατακόρυφο κύκλο κέντρου Ο, όπως στο σχήμα. Κάποια στιγμή η σφαίρα περνά από το ψηλότερο σημείο της τροχιάς της Α, έχοντας ταχύτητα μέτρου υ₁=3m/s.

i)   Να υπολογιστεί η επιτάχυνση της σφαίρας στη θέση Α καθώς και η δύναμη που δέχεται από το νήμα.

ii)  Να εξηγήσετε γιατί η σφαίρα θα φτάσει στο χαμηλότερο σημείο της τροχιάς της, σημείο Β, έχοντας αυξήσει την ταχύτητά της, χρησιμοποιώντας την επιτάχυνσή της, σε μια τυχαία θέση.

iii) Να υπολογιστεί η ταχύτητα και η επιτάχυνση της σφαίρας στη θέση Β. Πόση είναι η τάση του νήματος στη θέση αυτή;

iv) Να υπολογιστούν η οριζόντια και η κατακόρυφη επιτάχυνση της σφαίρας, την στιγμή που διέρχεται από την θέση Γ, με το νήμα οριζόντιο. Πόση είναι η τάση του νήματος στην θέση αυτή;

Δίνεται g=10m/s².

Απάντηση:

ή

 Μια κατακόρυφη κυκλική κίνηση

 Μια κατακόρυφη κυκλική κίνηση

Γνωρίζοντας την ταχύτητα κάποια στιγμή

 

Από ένα σημείο Α, σε ύψος Η=80m από το έδαφος, εκτοξεύεται οριζόντια μια μικρή σφαίρα, με αρχική ταχύτητα υ_ο, τη χρονική στιγμή t₀=0.  Τη στιγμή t₁=3s η σφαίρα φτάνει σε μια θέση Β και η ταχύτητά του σχηματίζει γωνία θ=45° με την κατακόρυφη  διεύθυνση. Αν η αντίσταση του αέρα θεωρείται αμελητέα, ζητούνται:

i)  Η ταχύτητα της  σφαίρας στην θέση Β.

ii)  Η οριζόντια απόσταση μεταξύ των θέσεων Α και Β.

iii) Το ύψος από το έδαφος της θέσης Β.

iv) Μετά από πόσο χρόνο, η σφαίρα θα φτάσει στο έδαφος στη θέση Γ; Να υπολογιστεί η μεταβολή της ταχύτητας της σφαίρας μεταξύ των θέσεων Β και Γ.

Δίνεται g=10m/s².

Απάντηση:

ή

 Γνωρίζοντας την ταχύτητα κάποια στιγμή

 Γνωρίζοντας την ταχύτητα κάποια στιγμή