Διαγώνισμα στο έργο – ενέργεια 2022

Του Αποστόλη Παπάζογλου

ΘΕΜΑ A

Στις προτάσεις Α1 έως και Α4 να επιλέξετε τη σωστή απάντηση

Α1. Για να εκτελεί έργο μια δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα, πρέπει:

α. το σώμα να παραμένει ακίνητο

β. η δύναμη να είναι κάθετη στη μετατόπιση του σώματος

γ. η δύναμη να μετατοπίζει το σημείο εφαρμογής της

δ. η δύναμη να είναι κάθετη στην ταχύτητα του σώματος

(5 μονάδες)

Α2. Ένα σώμα εκτελεί ευθύγραμμη ομαλή κίνηση. Το συνολικό έργο των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα:

α. είναι ίσο με μηδέν

β. είναι θετικό

γ. είναι αρνητικό

δ. είναι θετικό ή αρνητικό, ανάλογα με την τιμή της ταχύτητας του σώματος

(5 μονάδες)

Α3. Το έργο μιας δύναμης εκφράζει:

α. μεταβίβαση ενέργειας από ένα σώμα σε άλλο

β. μετατροπή ενέργειας από μια μορφή σε άλλες

γ. είτε το (α) είτε το (β)

δ. τίποτε από τα παραπάνω

(5 μονάδες)

Η συνέχεια σε word

και σε pdf

Αποικία στον Ερμή και μηχανή Carnot

Ο Ερμής είναι ο πλησιέστερος πλανήτης στον Ήλιο. Αυτό δημιουργεί ένα μεγάλο πρόβλημα αν θέλουμε να δημιουργήσουμε αποικία, αφού την ημέρα η θερμοκρασία είναι 4300C και το βράδυ πέφτει στους -1800C. Οι άποικοι φυσικά θα πρέπει να ζουν σε θόλους με κλιματισμό. Ας θεωρήσουμε ότι ένα κλιματιστικό μηχάνημα, λειτουργεί σαν ιδανική μηχανή Carnot και στο χώρο διαβίωσης δημιουργεί θερμοκρασία 200C. Ο ρυθμός απώλειας ενέργειας από ή προς το περιβάλλον από τη μόνωση του θόλου είναι 0,5KJ/για διαφορά θερμοκρασίας 10C .

α) Ποιος είναι ο ρυθμός  απώλειας ενέργειας τη νύχτα και ποια η ισχύς της μηχανής Carnot, όταν λειτουργεί κατά τη διάρκεια της νύχτας;

β) Ποιος είναι ο ρυθμός  εισροής ενέργειας την ημέρα και ποια η ισχύς της μηχανής Carnot, όταν λειτουργεί κατά τη διάρκεια της ημέρας;

Απάντηση(Word)

Απάντηση(Pdf)

Διαγωνίσματα Προσομοίωσης Πανελλαδικών 2022

1. Του Βασίλη Δουκαντζή

Διαγώνισμα

Απαντήσεις(Α. Ριζόπουλος)

2. Του Πρόδρομου Κορκίζογλου

Διαγώνισμα 1

Απαντήσεις 1(Α. Ριζόπουλος)

Διαγώνισμα 2

Απαντήσεις 2(Α. Ριζόπουλος)

3. Του Νεκτάριου Πρωτοπαπά

Διαγώνισμα

Απαντήσεις(Α. Ριζόπουλος)

Ημιδίσκιο σε ασταθή ισορροπία

Κόβουμε ένα δίσκο μικρού πάχους, ακτίνας R = 1m κατά μήκος μιας διαμέτρου του ΑΒ. Παίρνουμε το ένα κομμάτι (Σ), μάζας Μ = 2kg και το στερεώνουμε, όπως στο σχήμα, με αβαρές νήμα, έτσι ώστε η διάμετρος ΑΒ να είναι κατακόρυφη. Αν γνωρίζουμε ότι το κέντρο μάζας του ημιδισκίου Σ, βρίσκεται πάνω στην οριζόντια ακτίνα ΟΓ, στο σημείο Κ, με  ΟΚ = d = 4R/3πg = 10m/s2 και η ροπή αδράνειας ομογενούς δίσκου ως προς άξονα κάθετο στο επίπεδό του που διέρχεται από το κέντρο του είναι Ιδ(Ο) = 1/2 ΜδR2

α) Σχεδιάστε τις δυνάμεις και υπολογίστε την τάση του νήματος.

β) Βρείτε τη δύναμη που ασκείται από το οριζόντιο επίπεδο, στο σημείο Β του ημιδισκίου.

γ) Ποια είναι η ελάχιστη τιμή του συντελεστή στατικής τριβής, που πρέπει να έχει το ημιδίσκιο Σ με το δάπεδο ώστε να μην ολισθαίνει;

Αν κόψουμε το νήμα παρατηρούμε ότι το ημιδίσκιο ξεκινά να κυλίεται χωρίς ολίσθηση, με το επίπεδό του να παραμένει κατακόρυφο.

δ) Ποια είναι η ροπή αδράνειάς του ως προς άξονα κάθετο στο επίπεδό του που διέρχεται από το κέντρο μάζας του Κ;

ε) Ποια θα είναι η γωνιακή ταχύτητα του ημιδισκίου τη στιγμή που η διάμετρος ΑΒ γίνεται για πρώτη φορά οριζόντια;

στ) Ποια θα είναι τότε η στροφορμή του ημιδισκίου, ως προς τον οριζόντια άξονα που διέρχεται από το κέντρο του Ο;

Απάντηση(Word)

Απάντηση(Pdf)

Ο κύλινδρος και μια ελεύθερη σανίδα

Ένας κύλινδρος μάζας M = 6kg και ακτίνας R = 10cm ηρεμεί πάνω σε οριζόντια σανίδα ΑΒ μάζας m = 3kg. Ο συντελεστής στατικής τριβής ανάμεσα στον κύλινδρο και τη σανίδα είναι μs = 0,1. Τη χρονική στιγμή t =0, που το κέντρο μάζας του κυλίνδρου βρίσκεται στην κατακόρυφο που περνάει από το άκρο Α της σανίδας, ασκούμε στο κέντρο μάζας του κυλίνδρου οριζόντια σταθερή δύναμη μέτρου F = 5N. Παρατηρούμε ότι ο κύλινδρος κυλίεται χωρίς ολίσθηση πάνω στη σανίδα. Δίνεται η ροπή αδράνειας του δίσκου ως προς τον άξονα περιστροφής του Icm = ½ MRκαι g = 10m/s2.

α) Σχεδιάστε τη στατική τριβή στο δίσκο και στη σανίδα εξηγώντας τη φορά τους. Τι κίνηση θα κάνει η σανίδα;

β) Βρείτε το μέτρο της στατικής τριβής που ασκείται στον κύλινδρο.

γ) Ποια είναι η μέγιστη τιμή του μέτρου της δύναμης F, ώστε ο κύλινδρος να μην ολισθαίνει πάνω στη σανίδα;

δ) Υπολογίστε το μέτρο της επιτάχυνσης της σανίδας, της επιτάχυνσης του κέντρου μάζας του κυλίνδρου και της γωνιακής επιτάχυνσης του κυλίνδρου.

ε) Πότε θα φτάσει ο κύλινδρος στο άκρο Β της σανίδας και πόσες στροφές θα εκτελέσει;

στ) Ποιες ενεργειακές μετατροπές συμβαίνουν;

Το δάπεδο πάνω στο οποίο βρίσκεται η σανίδα θεωρείται λείο.

Απάντηση(Word)

Απάντηση(Pdf)

Τα αέρια της Β συνεργάζονται με τα ρευστά της Γ;

Στον πυθμένα των λιμνών συχνά παρατηρείται σχηματισμός φυσαλίδων αερίου CΗ4. Έχοντας πυκνότητα μικρότερη από την πυκνότητα του νερού, ανέρχονται προς την επιφάνεια της λίμνης.

  1. Ο όγκος αυτών των φυσαλίδων αυξάνεται κατά την άνοδο. Μπορείτε να εξηγήσετε το φαινόμενο;
  2. Ένας δύτης – ερευνητής πήρε κάποιες μετρήσεις. Θερμοκρασία στον πυθμένα θ1 = 170C, θερμοκρασία στην επιφάνεια θ2 = 270C και ατμοσφαιρική πίεση p2 = p0 = 1∙105N/m2. Υπολόγισε επίσης ότι ο όγκος μιας φυσαλίδας τετραπλασιάζεται μέχρι την επιφάνεια της λίμνης. Βρήκε έτσι την πίεση κοντά στον πυθμένα. Πόσο;
  3. Θεωρώντας την πυκνότητα του νερού ρ = 103kg/m3, πόσο λέτε ότι κατάφερε να βρει το βάθος της θάλασσας;
  4. Αν είχε θεωρήσει τη μεταβολή ισόθερμη πόσο % θα ήταν το σφάλμα του;

Θεωρείστε ότι η φυσαλίδα ανεβαίνει αργά, ώστε η πίεση και η θερμοκρασία στο εσωτερικό της προλαβαίνει να εξισώνεται με την πίεση του νερού εξωτερικά. Επίσης g = 10m/s2.

Απάντηση(Word)

Απάντηση(Pdf)

Η τριβή ολίσθησης επιταχύνει το σώμα

Πάνω σε λείο οριζόντιο επίπεδο ηρεμεί το σύστημα των σωμάτων Σ1(σανίδα) και Σ2(κύβος) του σχήματος, με μάζες m1 = 3kg και m2 = 2kg αντίστοιχα, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Ασκούμε στο Σ1 οριζόντια δύναμη και μελετάμε τη συμπεριφορά του συστήματος.Α) Αν μεταξύ των σωμάτων δεν εμφανίζεται τριβή, τι κίνηση θα εκτελέσει κάθε σώμα;
Β) Αν μεταξύ των σωμάτων υπάρχει τριβή, με συντελεστές τριβής μ = μσ = 0,3 ποια είναι η μέγιστη τιμή της κοινής επιτάχυνσης των δύο σωμάτων ώστε να μην υπάρξει ολίσθηση του σώματος Σ2, πάνω στο Σ1; Ποια είναι η αντίστοιχη μέγιστη τιμή στο μέτρο F της ασκούμενης δύναμης;
Γ) Επαναλαμβάνουμε το πείραμα, με μέτρο δύναμης F = 18N.
α) Τι κίνηση θα εκτελέσει κάθε σώμα;
β) Ποια θα είναι τα μέτρα των επιταχύνσεων των σωμάτων;
γ) Να κάνετε στους ίδιους βαθμολογημένους άξονες, τις γραφικές παραστάσεις μετατόπισης – χρόνου για τα δύο σώματα από t0 = 0, μέχρι t = 2s.
δ) Πόσο είναι το ελάχιστο μήκος της σανίδας Σ1, ώστε το σώμα Σ2 να παραμείνει πάνω της, μέχρι τη χρονική στιγμή t = 2s, αν η αρχική θέση του Σ2 είναι αυτή του σχήματος 1; Δίνεται η πλευρά του κύβου d = 0,5m.
Δίνεται g = 10m/s2.

Απάντηση(Word)-Κατεβάστε το για σωστή εμφάνιση

Απάντηση (Pdf)

Στροφορμή υλικού σημείου – Στροφορμή στερεού – Διατήρηση

του Θοδωρή Παπασγουρίδη



Λήψη αρχείου

Δυναμική του γαλαξία μας

Θα παραθέσω μία άσκηση για την κίνηση του ήλιου μας στον γαλαξία, απλά για να δούμε τάξεις μεγέθους. Η πραγματικότητα είναι εξαιρετικά πολύπλοκη λόγω δύο δεδομένων.

Α) Ο γαλαξίας μας όπως ο ήλιος και οι αέριοι γίγαντες του ηλιακού μας συστήματος Δίας και Κρόνος που δεν είναι συμπαγή στερεά περιστρέφονται διαφορικά, δηλαδή περιστρέφονται ταχύτερα στον ισημερινό και πιο αργά όσο απομακρυνόμαστε απο αυτόν.

Β) Ένα σοβαρό πρόβλημα όμως είναι το γεγονός ότι οι ταχύτητες καθώς πλησιάζουμε στα όρια του γαλαξία μας είναι σημαντικά μεγαλύτερες απο τις αναμενόμενες όπως βλέπουμε στο παρακάτω διάγραμμα. Η κόκκινη γραμμή είναι οι μετρούμενες ταχύτητες και οι μπλέ διακεκομένες οι αναμενόμενες αν ο γαλαξίας μας αποτελούνταν μόνο απο συνηθισμένη βαρυονική ύλη.

Πάντως αν ο γαλαξίας μας αποτελούνταν μόνο απο βαρυονική ύλη θα είχε αυτοδιαλυθεί δεδομένου ότι τα αστέρια στις παρυφές του θα ήταν χαλαρά συνδεδεμένα βαρυτικά με τον πυρήνα. Η μόνη εξήγηση που προκρίνεται σήμερα για τα παραπάνω είναι η παρουσία σκοτεινής ύλης σε μία άλω γύρω απο τον πυρήνα και σε ποσοστό που αγγίζει το 90% της συνολικής μάζας. Η παρουσία σκοτεινής ύλης λύνει και άλλα ζητήματα όπως η συνοχή σμηνών και υπερσμηνών γαλαξιών καθώς και η  παρατηρούμενη εικόνα απο βαρυτικούς φακούς.Η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει καμία ακτινοβολία σε κανένα μήκος κύματος εξ ου και αόρατη. Αλληλεπιδρά όμως βαρυτικά με τη βαρυονική ύλη. Ζητούμενο επομένως είναι να προσδιοριστεί η φύση της ή να βρεθεί κάτι άλλο στη θέση της. Μια μειοψηφία αστροφυσικών προτείνει μια τροποποιημένη Νευτώνεια βαρύτητα που θα απαντά στα παραπάνω ζητήματα. Όπως και να έχει η πιο οικεία μας δύναμη η βαρύτητα, μας δημιουργεί τα πιο σοβαρά προβλήματα(ας μην ξεχνάμε και την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος), παρά το γεγονός ότι έχουμε δύο θεωρίες για τη βαρύτητα που και οι δύο είναι …σωστές. Ακολουθεί η άσκηση.

milky-way

Και αν πάρουμε το μισό δίσκο;

Μια άσκηση του Διονύση Μάργαρη.

 

Διαθέτουμε ένα στερεό το οποίο αποτελείται από μια ομογενή ράβδο ΟΚ, μήκους l=2m και μάζας m=15kg, και, έναν ομογενή δίσκο μάζας Μ=40kg και ακτίνας R=1m απόλυτα συνδεδεμένο με τη ράβδο, με το άκρο Κ της ράβδου να είναι και το κέντρο του δίσκου. Το στερεό S μπορεί να στρέφεται χωρίς τριβές γύρω από σταθερό οριζόντιο άξονα ο οποίος διέρχεται από το άκρο Ο της ράβδου, ενώ συγκρατείται με την ράβδο σε οριζόντια θέση, όπως στο σχήμα.

i) Σε μια στιγμή αφήνουμε ελεύθερο το στερεό να περιστραφεί.

α) Να υπολογιστεί η ροπή αδράνειας του στερεού S, ως προς τον άξονα περιστροφής.

β) Να υπολογιστεί η αρχική γωνιακή επιτάχυνση του στερεού S, καθώς και  η επιτάχυνση του κέντρου Κ του δίσκου.

ii) Κόβουμε και απομακρύνουμε τον μισό δίσκο, οπότε παίρνουμε το στερεό S1, όπως φαίνεται στο δεύτερο σχήμα.

α) Στηριζόμενοι στον ορισμό της ροπής αδράνειας, να υπολογίσετε  τη ροπή αδράνειας Ι1 του στερεού S1, ως προς τον άξονα περιστροφής στο Ο, εκμεταλλευόμενοι την ροπή αδράνειας του στερεού S.

β) Αν αφήσουμε το στερεό S1 να κινηθεί ξανά, από την θέση που η ράβδος είναι οριζόντια, να υπολογιστούν η αρχική γωνιακή επιτάχυνση του στερεού και η αρχική επιτάχυνση του σημείου Κ.

Δίνεται η ροπή αδράνειας ενός ομογενούς δίσκου ως προς κάθετο άξονα ο οποίος περνά από το κέντρο του Ι1=1/2 ΜR2 και η αντίστοιχη ροπή αδράνειας για την ομογενή ράβδο Ι2= ml2/12 και g=10m/s2.

Απάντηση:

ή

Kατηγορίες

Πρόσφατα άρθρα

Σαν σήμερα

Top
 
Αλλαγή μεγέθους γραμματοσειράς
Αντίθεση
Μετάβαση σε γραμμή εργαλείων