Υλικό σημείο Ρ κινείται ευθύγραμμα και ομαλά με σταθερή ταχύτητα υ. Την κίνηση παρακολουθεί παρατηρητής, που βρίσκεται στην αρχή Ο του συστήματος ΧΟΨ ορθογωνίων αξόνων, που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Η τροχιά του Ρ τέμνει τον άξονα ΟΨ στο σημείο (0, α) και η απόσταση του Ρ από το Ο καθορίζεται από το διάνυσμα θέσης r.

α) Γιατί το υλικό σημείο Ρ έχει γωνιακή ταχύτητα ;

β) Να αποδείξετε ότι το μέτρο της, είναι ω = υ α / r²

Συνέχεια 

Συνέχεια 

Μια σφαίρα εκτοξεύεται οριζόντια από σημείο Ο της ταράτσας ενός κτιρίου ύψους Η = 25m. Από τη βάση Β του κτιρίου ξεκινάει μια κεκλιμένη ράμπα, γωνίας κλίσης θ = 30⁰. Η σφαίρα προσκρούει κάθετα στη ράμπα στο σημείο Α, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Δίνονται: εφθ=√3/3,  g = 10m/s²

α) Βρείτε τη χρονική στιγμή πρόσκρουσης, ως συνάρτηση του μέτρου υ₀ της αρχικής ταχύτητας εκτόξευσης.

β) Υπολογίστε το μέτρο υ₀, της αρχικής ταχύτητας.

γ) Βρείτε την απόσταση ΑΒ του σημείου πρόσκρουσης της σφαίρας, από τη βάση του κτιρίου.

δ) Βρείτε την εξίσωση τροχιάς της σφαίρας, την εξίσωση δηλαδή y = f(x) και κάνετε την αντίστοιχη γραφική παράσταση σε βαθμολογημένους άξονες.

ε) Ποιο είναι το μέτρο της ταχύτητας πρόσκρουσης;

Απάντηση 

Απάντηση 

Οι δύο σφαίρες του σχήματος με μέτρα ταχυτήτων υ₁ και υ₂ (υ₁ > υ₂) αντίστοιχα, συγκρούονται κεντρικά και πλαστικά.

Αν θέσουμε μ = m₁m₂/m₁+m₂, δείξτε ότι

α) Η μεταβολή της ορμής κάθε σφαίρας έχει αντίστοιχα αλγεβρική τιμή:

Δp₁ = μ ∙ δυ, Δp₂ = -μ ∙ δυ

όπου με το συμβολισμό δυ αναφερόμαστε στην αλγεβρική τιμή της διαφοράς των ταχυτήτων των σφαιρών πριν την κρούση, δηλαδή δυ = υ₂ – υ₁

β) Η απώλεια Κινητικής Ενέργειας του συστήματος είναι:

Κ_απ = ½ μ (δυ)²

Απάντηση 

Απάντηση 

Τέσσερα μικρά σώματα Σ_Α, Σ_Β, Σ_Γ, Σ_Δ εκτοξεύονται ταυτόχρονα από τα σημεία Α, Β, Γ, Δ ενός κύκλου ακτίνας d, με κατεύθυνση προς το κέντρο του K, με ταχύτητες ίσου μέτρου υ₀. Το επίπεδο του κύκλου είναι κατακόρυφο και τα σώματα κινούνται με την επίδραση μόνο του βάρους τους. Η διάμετρος ΑΓ είναι κατακόρυφη και η διάμετρος ΒΔ είναι οριζόντια.

α) Ποιο είναι το είδος της κίνησης κάθε σώματος;

β) Θεωρείστε το σύστημα των αξόνων Χ΄Χ και Ψ΄Ψ΄ του σχήματος και γράψτε τις εξισώσεις κίνησης x = f(t) και y = f(t) κάθε σώματος, ως προς αυτό το σύστημα αξόνων.

γ) Να αποδειχθεί ότι όλα τα σώματα θα συναντηθούν στο ίδιο σημείο, την ίδια χρονική στιγμή.

δ) Αν δίνονται d = 4m, υ₀ = 4m/s και g = 10m/s², να κάνετε στο ίδιο σύστημα βαθμολογημένων αξόνων τη γραφική παράσταση y → t για τα 4 σώματα.

Απάντηση 

Απάντηση 

Σε οριζόντιο έδαφος ηρεμεί κιβώτιο μάζας m = 20kg, το οποίο παρουσιάζει με το έδαφος συντελεστή στατικής τριβής μ_σ = 0,5 και συντελεστή τριβής ολίσθησης μ = 0,4.

α) Ένας εργάτης, θέλοντας να το μετακινήσει, το σπρώχνει με οριζόντια δύναμη μέτρου F₁ = 95N. Θα τα καταφέρει;

β) Αν αυξήσει το μέτρο της δύναμής του σε F₂ = 140N ποια επιτάχυνση θα αποκτήσει το κιβώτιο;

γ) Αν θεωρήσουμε τη χρονική στιγμή, που ασκήθηκε η δύναμη, ως t₀ = 0s και το κιβώτιο να βρίσκεται στη θέση x₀ = 0m ενός άξονα x΄x, βρείτε τη χρονική t₁ = 4s, ποια θα είναι η θέση του x₁, το μέτρο υ₁ της ταχύτητας και η κινητική ενέργειά του Κ₁.

δ) Ποιες ενεργειακές μετατροπές συνέβησαν κατά τη διάρκεια της μετατόπισης του κιβωτίου;

ε) Να βρείτε τη χρονική εξίσωση P_F2 = f(t) της στιγμιαίας ισχύος, που παρέχει ο εργάτης στο κιβώτιο ασκώντας τη δύναμη  και να γίνει η γραφική της παράσταση από 0 ως 4s. Τι εκφράζει το εμβαδόν κάτω από τη γραφική παράσταση;

στ) Υπολογίστε τη στιγμιαία ισχύ κάθε δύναμης, που παράγει έργο, τη χρονική στιγμή t₁ = 4s και τη μέση ισχύ κάθε δύναμης που παράγει έργο από 0 ως 4s. Επαληθεύεται η Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας;

ζ) Αν τη χρονική στιγμή t₁ = 4s καταργηθεί η δύναμη , ποια χρονική στιγμή t₂ και σε ποια θέση x₂ του άξονα x΄x θα σταματήσει το κιβώτιο;

η) Να κάνετε τις γραφικές παραστάσεις  x = f(t) της θέσης και υ = f(t) της ταχύτητας του κιβωτίου για ολόκληρη την κίνηση.

Η επιτάχυνση της βαρύτητας έχει μέτρο g = 10 m/s² και δεν υπάρχει αντίσταση από τον αέρα.

Απάντηση 

Απάντηση 

Θέματα & Λύσεις

Ιδανικό αέριο υποβάλλεται στην κυκλική μεταβολή ΑΒΓΔΕΖΓΗΑ του σχήματος. Οι δύο καμπύλες έχουν σχήμα κύκλου με ακτίνες R₁ > R₂.

i) Κατά τη διάρκεια της πλήρους κυκλικής μεταβολής το αέριο παράγει

α) Θετικό έργο                          β) Αρνητικό έργο                      γ) Μηδενικό έργο

Βρείτε τη σωστή απάντηση και δικαιολογείστε την.

ii) Στην κυκλική αυτή μεταβολή η συνολική θερμότητα, που ανταλλάσσει το αέριο εισρέει ή αποβάλλεται από το σύστημα; Εξηγείστε.

iii) Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αυτός ο κύκλος από μια θερμική μηχανή; Εξηγείστε.

Απάντηση 

Απάντηση