Αρχείο για την κατηγορία “Φυσική Α’ Λυκείου”

Μία μέρα χωρίς…

Στην εργασία αυτή είστε ελεύθεροι να δημιουργήσετε ό,τι θέλετε.

Ένα κείμενο, θεατρικό, κόμικ, τραγούδι, ποίημα, βίντεο κτλ με θέμα ένα από τα δύο παρακάτω.

  1. Μία μέρα χωρίς τριβή
  2. Μία μέρα χωρίς βαρύτητα

Το αποτέλεσμα το ανεβάζετε στο e-class ή το στέλνετε με email στο koutenp@sch.gr

 

Προθεσμία: 14 Μαΐου 2023

Comments Δεν επιτρέπεται σχολιασμός στο Φυσική Α’ Λυκείου – Β’ Τετράμηνο (2022-2023)

Μελετάμε την κίνηση ενός πυραύλου

Στην εργασία μας, θα μελετήσουμε την κίνηση ενός πυραύλου Falcon 9  της SpaceX. Ο Falcon 9, είναι ένας επαναχρησιμοποιούμενος πύραυλος, ο οποίος, σε αντίθεση με παλιότερα, μπορεί να προσγειωθεί μετά την εκτόξευσή του κι έτσι να χρησιμοποιηθεί ξανά για μία επόμενη αποστολή μειώνοντας έτσι δραστικά τα έξοδα για αποστολές στο διάστημα.

Για την μελέτη της κίνησής του, θα χρησιμοποιήσουμε ένα βίντεο από μία εκτόξευση του πυραύλου κατά την οποία τέθηκαν σε τροχιά οι τηλεπικοινωνιακοί δορυφόροι StarLink της SpaceX.

Ό,τι χρειάζεστε για την εργασία βρίσκεται στο αρχέιο word που υπάρχει στην εργασία παρακάτω ενώ υπάρχει κι ένα αρχείο excel στα εγγραφα του μαθήματος που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων και τα διαγράμματα.

 

Τι θα παραδώσετε

Θα πρέπει να παραδώσετε συμπληρωμένο το αρχείο word με ενσωματωμένα μέσα τα διαγράμματα που ζητούνται. Αν κάποιος/α δυσκολέυται στην ενσωμάτωση, σας δίνεται η δυναντότητα να ανεβάσετε χωριστά τα διαγράμματα σαν ξεχωριστά αρχεία.

Δεν πρέπει να παραδώσετε το αρχείο excel, αυτό σας δίνεται μόνο βοηθητικά.

Αν κάποιος/α δυσκολεύται να παραδώσει την εργασία στο e-class, μπορεί να την στείλει mail μου ή να την φέρει στο σχολείο με στικάκι και να μου την παραδώσει.

 

Προθεσμία υποβολής

Η προθεσμία υποβολής της εργασίας είναι 13/01/2023 ωστόσο μπορείτε να παραδώσετε την εργασία μέχρι την λήξη του τετραμήνου στις 21/01/2023

Όσοι παραδώσουν εργασία με συμπληρωμένο σωστά τον πίνακα θα έχουν σίγουρα βαθμό 10 και από εκεί και πάνω θα προστίθενται τα υπόλοιπα ερωτήματα.

Όσοι/ες παραδώσουν εκπρόθεσμη εργασία, θα έχουν ποινή 4 βαθμών!

 

Καλά Χριστούγεννα!

 


Αρχεία:

Εργασία (word)

Βοηθητικό αρχείο (excel)

 


 

Comments Δεν επιτρέπεται σχολιασμός στο Α’ Λυκείου – Φυσική (Α’ Τετράμηνο 2022)


 


 

Άσκηση

Ένα σώμα κινείται ευθύγραμμα και η ταχύτητά του δίνεται από το παρακάτω διάγραμμα.

Rendered by QuickLaTeX.com

  1. Να προσδιορίσετε το είδος των κινήσεων του σώματος.
  2. Να υπολογίσετε την επιτάχυνση και την μετατόπιση του σώματος σε κάθε κίνηση.
  3. Να υπολογίσετε την συνολική του μετατόπιση καθώς και το διάστημα το οποίο διένυσε.
  4. Να υπολογίσετε την μέση ταχύτητα του σώματος.
  5. Να γίνουν τα διαγράμματα επιτάχυνσης – χρόνου, διαστήματος – χρόνου και θέσης – χρόνου.

 

Λύση

1. και 2. Για κάθε κίνηση μπορούμε να υπολογίσουμε την επιτάχυνση από την κλίση της ευθείας ενώ την μετατόπιση από το εμβαδόν του διαγράμματος με τον άξονα των χρόνων.

(0s – 10s): Ευθύγραμμη Ομαλά Επιταχυνόμενη Κίνηση 

    \[\alpha_1 = \frac{\Delta \upsilon}{\Delta t} = \frac{\upsilon_{10} - \upsilon_0}{t_{10}-t_0}=\frac{10-0}{10-0}=\frac{10}{10} \Longrightarrow \boxed{\alpha_1 = 1m/s^2}\]

    \[\Delta x_1 = E_{\tau \rho \iota \gamma .} = \frac{1}{2}\cdot \beta \cdot \upsilon = \frac{1}{2}\cdot10 \cdot 10 \Longrightarrow \boxed{\Delta x_1 = 50m}\]

 

(10s – 20s): Ευθύγραμμη Ομαλά Επιβραδυνόμενη Κίνηση (μέχρι να μηδενιστεί η ταχύτητά του)

    \[\alpha_2 = \frac{\Delta \upsilon}{\Delta t} = \frac{\upsilon_{20} - \upsilon_{10}}{t_{20}-t_{10}}=\frac{0-20}{20-10}=\frac{-20}{10} \Longrightarrow \boxed{\alpha_2 = -1m/s^2}\]

    \[\Delta x_2 = E_{\tau \rho \iota \gamma .} = \frac{1}{2}\cdot \beta \cdot \upsilon = \frac{1}{2}\cdot (20-10) \cdot 10 = \frac{1}{2}\cdot 10 \cdot 10 \Longrightarrow \boxed{\Delta x_2 = 50m}\]

 

(20s – 30s): Ευθύγραμμη Ομαλά Επιταχυνόμενη Κίνηση (με αρνητική φορά)

Από τη στιγμή που η ταχύτητα του σώματος έχει μηδενιστεί, δεν γίνεται να επιβραδύνει άλλο. Άρα επιταχύνεται προς την αρνητική φορά.

    \[\alpha_3 = \frac{\Delta \upsilon}{\Delta t} = \frac{\upsilon_{30} - \upsilon_{20}}{t_{30}-t_{20}}=\frac{-20-0}{30-20} = \frac{-20}{10} \Longrightarrow \boxed{\alpha_3 = -2m/s^2}\]

    \[\Delta x_3 = E_{\tau \rho \iota \gamma .} = \frac{1}{2}\cdot \beta \cdot \upsilon = \frac{1}{2}\cdot (30-20) \cdot (-20) = \frac{1}{2}\cdot 10 \cdot (-20) \Longrightarrow \boxed{\Delta x_3 = -100m}\]

 

(30s – 40s): Ευθύγραμμη Ομαλά Επιβραδυνόμενη Κίνηση (με αρνητική φορά) 

    \[\alpha_4 = \frac{\Delta \upsilon}{\Delta t} = \frac{\upsilon_{40} - \upsilon_{30}}{t_{40}-t_{30}}=\frac{0-(-20)}{40-30} =\frac{20}{10}\Longrightarrow \boxed{\alpha_4 = 2m/s^2}\]

    \[\Delta x_4 = E_{\tau \rho \iota \gamma .} = \frac{1}{2}\cdot \beta \cdot \upsilon = \frac{1}{2}\cdot (40-30) \cdot (-20) = \frac{1}{2}\cdot 10 \cdot (-20) \Longrightarrow \boxed{\Delta x_4 = -100m}\]

 

(40s – 50s): Ευθύγραμμη Ομαλά Επιταχυνόμενη Κίνηση 

    \[\alpha_5 = \frac{\Delta \upsilon}{\Delta t} = \frac{\upsilon_{50} - \upsilon_40}{t_{50}-t_{40}}=\frac{20-0}{50-40}=\frac{20}{10} \Longrightarrow \boxed{\alpha_5 = 2m/s^2}\]

    \[\Delta x_5 = E_{\tau \rho \iota \gamma .} = \frac{1}{2}\cdot \beta \cdot \upsilon = \frac{1}{2}\cdot20 \cdot 10 \Longrightarrow \boxed{\Delta x_5 = 100m}\]

 

3. Η συνολική μετατόπιση του σώματος θα ισούται με το άθροισμα των επιμέρους μετατοπίσεων. δηλαδή:

    \[\Delta x_{o \lambda .} = \Delta x_1 + \Delta x_2 + \Delta x_3 +\Delta x_4 + \Delta x_5 +\Delta x_6 \Longrightarrow\]

    \[\Delta x_{o \lambda .}= 50+50+(-100)+(-100)+100 \Longrightarrow \boxed{\Delta x_{o \lambda .} = 0m}\]

 

Το συνολικό διάστημα που θα διένυσε το σώμα θα ισούται με το άθροισμα των απολύτων τιμών των επιμέρους μετατοπίσεων. δηλαδή:

    \[s = |\Delta x_1| + |\Delta x_2| + |\Delta x_3| +|\Delta x_4| + |\Delta x_5| +|\Delta x_6| \Longrightarrow\]

    \[s= 50+50+100+100+100 \Longrightarrow \boxed{s = 400m}\]

 

4. Η μέση ταχύτητα του σώματος θα είναι:

    \[\upsilon_{\mu} = \frac{s}{t} = \frac{400}{50} \Longrightarrow \boxed{\upsilon_{\mu} = 8m/s}\]

 

5. Το διάγραμμα επιτάχυνσης – χρόνου θα είναι:

Rendered by QuickLaTeX.com

 

Το διάγραμμα διαστήματος – χρόνου θα είναι:

Rendered by QuickLaTeX.com

 

 

Το διάγραμμα θέσης – χρόνου θα είναι:

Rendered by QuickLaTeX.com

 

 

 

Comments Δεν επιτρέπεται σχολιασμός στο Λυμένη Άσκηση

 

3ος Νόμος του Νεύτωνα (Νόμος «Δράσης-Αντόδρασης»)

 

Όταν ένα σώμα ασκεί σε ένα δεύτερο σώμα μία δύναμη F (δράση), τότε και το δεύτερο ασκεί στο πρώτο μία ίσου μέτρου και αντίθετης φοράς δύναμη (-F)(αντίδραση).

Οι δυνάμεις λοιπόν, εμφανίζονται στη φύση πάντα κατά ζεύγη. Οι δύο αυτές δυνάμεις, ασκούνται σε διαφορετικά σώματα.

 


 

Κατηγορίες δυνάμεων

Οι δυνάμεις, χωρίζονται σε δύο κατηγορίες ανάλογα με τον αν τα σώματα που αλληλεπιδρούν ασκούν τις μεταξύ τους δυνάμεις από απόσταση ή από επαφή.

  1. Δυνάμεις από απόσταση (είναι μόνο οι 4 θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσεις):
    • Βαρυτικές
    • Ηλεκτρομαγνητικές
    • Ισχυρές πυρηνικές
    • Ασθενείς πυρηνικές
  2. Δυνάμεις από επαφή (όλες οι άλλες):
    • Τριβή
    • Άνωση
    • Δύναμη ελατηρίου
    • Τάση του νήματος
    • Δυνάμεις κρούσεων κ.α.

 

 

 


Σύνθεση δυνάμεων στο επίπεδο

Όταν σε ένα σώμα ασκούνται δύο δυνάμεις που σχηματίζουν γωνία μεταξύ τους, τότε η συνισταμένη δύναμη ισούται με την διαγώνιο του παραλληλογράμμου που σχηματίζουν οι δύο δυνάμεις (κανόνας του παραλληλογράμμου).

 

Κάθετες δυνάμεις

Rendered by QuickLaTeX.com

Όταν οι δυνάμεις είναι κάθετες τότε σχηματίζονται ορθογώνια τρίγωνα.

Επειδή η συνισταμένη δύναμη είναι η υποτείνουσα των τριγώνων που σχηματίζονται, μπορούμε να υπολογίσουμε το μέτρο της από το Πυθαγόρειο Θεώρημα:

    \[\boxed{ΣF = \sqrt{{F_1}^2 + {F_2}^2}} \hspace{2mm} Μ\acute{ε}τρο\]

Για να προσδιορίσουμε την κατεύθυνση της συνισταμένης δύναμης, προσδιορίζουμε την γωνία θ που σχηματίζει η συνισταμένη με την οριζόντια δύναμη F1 μέση της εφαπτομένης, δηλαδή:

    \[\boxed{εφθ = \frac{F_2}{F_1}} \hspace{2mm} Διε\acute{υ}θυνση\]

 

Πλάγιες δυνάμεις

Rendered by QuickLaTeX.com

Στην περίπτωση αυτή, ο υπολογισμός της διαγωνίου γίνεται με τον νόμο των συνημιτόνων:

    \[\boxed{ΣF = \sqrt{{F_1}^2 + {F_2}^2 + 2\cdot F_1 \cdot F_2 \cdot συνφ}} \hspace{2mm} Μ\acute{ε}τρο\]

Για να προσδιορίσουμε την κατεύθυνση της συνισταμένης δύναμης, προσδιορίζουμε την γωνία θ που σχηματίζει η συνισταμένη με την οριζόντια δύναμη F1 μέση της εφαπτομένης, δηλαδή:

    \[εφθ = \frac{F_2\cdot ημφ}{ΣF} \]

    \[\hspace{2mm} \acute{η} \hspace{2mm}\]

    \[\boxed{εφθ = \frac{F_2\cdot ημφ}{F_1+F_2 \cdot συνφ} } \hspace{2mm} Διε\acute{υ}θυνση\]

 

Όπως φαίνεται ο υπολογισμός σε αυτή την περίπτωση είναι πιο περίπλοκος και για τον λόγο αυτό δεν θα τον χρησιμοποιήσουμε φέτος αλλά θα δούμε παρακάτω κάποιους άλλους τρόπους για να συνθέτουμε πλάγιες δυνάμεις.

 


Ανάλυση δύναμης σε συνιστώσες

Σε πολλές περιπτώσεις είναι χρήσιμο να αναλύουμε μια δύναμη σε δύο κάθετες συνιστώσες. Δηλαδή να κάνουμε μια διαδικασία ανάποδη από την σύνθεση δύο δυνάμεων.

Έστω λοιπόν, σε ένα σώμα ασκείται μία δύναμη F που σχηματίζει γωνία φ με το οριζόντιο επίπεδο. 

Για να την αναλύσουμε σε συνιστώσες ακολουθούμε την παρακάτω διαδικασία.

Rendered by QuickLaTeX.com

1. Επιλέγουμε σύστημα κάθετων αξόνων πάνω στους οποίους θα αναλύσουμε την δύναμη.

Rendered by QuickLaTeX.com

2. Από την κορυφή της δύναμης (βελάκι) φέρουμε παράλληλες (διακεκομμένες) γραμμές στους άξονες μέχρι να τμήσουν τους άξονες.

Rendered by QuickLaTeX.com

3. Στα σημεία που τέμνουν οι (διακεκομμένες) γραμμές τους άξονες βάζουμε βελάκια.  (Αυτές είναι οι δύο συνιστώσες της δύναμής μας)

Rendered by QuickLaTeX.com

4. Ονομάζουμε τις δύο συνιστώσες με το όνομα της αρχικής δύναμης προσθέτοντας ως δείκτη το x ή y ανάλογα τον άξονα πάνω στον οποίο είναι η συνιστώσα.

Rendered by QuickLaTeX.com

5. Υπολογίζουμε τις συνιστώσες από τους τριγωνομετρικούς αριθμούς της γνωστής γωνίας (ημ, συν).


Και οι δύο γωνίες είναι ίσες με την F πολλαπλασιασμένη με το ημίτονο ή το συνημίτονο της γωνίας φ.
Η δύναμη που είναι προσκείμενη (ακουμπάει) της γωνίας φ έχει το συνημίτονο ενώ αυτή που είναι απέναντι από την γωνία φ έχει το ημίτονο.

ΠΡΟΣΟΧΗ!!! : Πρέπει να προσέχουμε ποια είναι η γωνία που γνωρίζουμε. Αν γνωρίζαμε την γωνία που σχηματίζει η F με τον άξονα y τότε οι Fx και Fy  θα ήταν ανάποδα.

    \[\boxed{F_x = F\cdot συνφ}\]

    \[\boxed{F_y = F\cdot ημφ}\]

TIP!!! : Ένας εύκολος τρόπος να βρίσκουμε τις σχέσεις για τις Fx και Fy είναι ο εξής: παρατηρούμε ποια από τις δύο συνιστώσες (Fx ή Fy) είναι προσκείμενη (ακουμπάει) πάνω στην γωνία που ξέρουμε. Τότε αυτή η συνιστώσα θα έχει το συνημίτονο ενώ ή άλλη το ημίτονο.


 

Σύνθεση πολλών ομοεπιπέδων δυνάμεων

Για να προσθέσουμε πολλές ομοεπίπεδες δυνάμεις πρέπει να έχουμε κατανοήσει καλά τα βασικά εργαλεία της ανάλυσης δύναμης, σύνθεσης συγγραμμικών δυνάμεων και σύνθεση καθέτων δυνάμεων.

Η διαδικασία που ακολουθούμε για την σύνθεση πολλών δυνάμεων που είναι στο ίδιο επίπεδο, είναι πολύ σημαντική καθώς την διαδικασία αυτή την χρησιμοποιούμε σε πολλές περιπτώσεις όπως θα δούμε.

Η διαδικασία που ακολουθούμε είναι η εξής:

  1. Επιλέγουμε ένα σύστημα αξόνων (x-y) όπως μας βολεύει καλύτερα
    (συνήθως έτσι ώστε οι περισσότερες δυνάμεις να είναι πάνω στους άξονες).
  2. Αναλύουμε όλες τις δυνάμεις που δεν είναι πάνω στους άξονες και υπολογίζουμε τις συνιστώσες.
  3. Υπολογίζουμε την συνισταμένη δύναμη σε κάθε άξονα χωριστά (ΣFx, ΣFy) και τις σχεδιάζουμε.
  4. Υπολογίζουμε και σχεδιάζουμε την συνισταμένη δύναμη (ΣF) προσθέτοντας τις κάθετες συνισταμένες των αξόνων (ΣFx, ΣFy) με τον κανόνα του παραλληλογράμμου. Δηλαδή

        \[\boxed{ΣF = \sqrt{{ΣF_x}^2+{ΣF_y}^2} }  \hspace{2mm}  και \hspace{2mm}  \boxed{εφφ = \frac{ΣF_y}{ΣF_x}}\]

Βέβαια υπάρχουν περιπτώσεις που μπορεί να είναι πιο “έξυπνο” να προσθέσουμε δύο δυνάμεις και μετά το αποτέλεσμά τους με την επόμενη, όμως αυτό το κάνουμε μόνο σε πολύ ειδικές περιπτώσεις και για αυτό δεν τα αναλύουμε εδώ παραπάνω.

 

Παράδειγμα

 

Να υπολογιστεί η συνισταμένη δύναμη των δυνάμεων αν γνωρίζουμε ότι:
F1 = 20Ν ,
F2 = 28Ν,
F3 = 46Ν
και για τη γωνία θ ισχύει: ημθ=0,8 και συνθ=0,6.

Rendered by QuickLaTeX.com

Βήμα 1: Επιλέγουμε σύστημα αξόνων(x,y)

Rendered by QuickLaTeX.com

Βήμα 2: Αναλύουμε την δύναμη F1 (που δεν είναι πάνω στους άξονες) σε συνιστώσες:

    \[{F_1}_x  &= F_1 \cdot συνθ = 20 \cdot 0.6 \Longrightarrow \boxed{ {F_1}_x  &= 12 N }\]

    \[{F_1}_y  &= F_1 \cdot ημθ  =20 \cdot 0.8 \Longrightarrow \boxed{{F_1}_y  &= 16 N }\]

Rendered by QuickLaTeX.com

Βήμα 3: Υπολογίζουμε και σχεδιάζουμε τη συνισταμένη σε κάθε άξονα:

    \[ΣF_x = {F_1}_x + F_2 = 12 + 28 \Longrightarrow \boxed{ΣF_x = 40 N}\]

    \[ΣF_y = {F_1}_y - F_3 = 16 - 46 \Longrightarrow \boxed{ΣF_x = -30 N}\]

Rendered by QuickLaTeX.com

Βήμα 4: Υπολογίζουμε και σχεδιάζουμε τη συνισταμένη  δύναμη από τις δύο κάθετες συνιστώσες:

    \begin{align*} $$ ΣF &= \sqrt{{ΣF_x}^2 + {ΣF_y}^2 } \\ ΣF &= \sqrt{40^2+(-30)^2} \\ ΣF &= \sqrt{1600+900}\\ ΣF &= \sqrt{2500}\\ \end{align*}

    \[\boxed{ΣF = 50N}\]

και

    \[εφφ = \frac{ΣF_y}{ΣF_x} = \frac{-30}{40}=-\frac{3}{4} = -0,75\]

Rendered by QuickLaTeX.com

 


 

Ο Νόμος της Τριβής

Στο Γυμνάσιο ορίσαμε την τριβή (Τ) ως τη δύναμη που ασκείται μεταξύ δύο σωμάτων που είναι σε επαφή και το ένα κινείται ή τείνει να κινηθεί ως προς το άλλο. Όπως θα δούμε εδώ, δεν υπάρχει μόνο ένα είδος τριβής.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: όταν λέμε ότι στο σώμα “κινείται” εννοούμε γλιστράει/ολισθάινει!

 

Όταν το σώμα τείνει να κινηθεί αλλά δεν κινείται, τότε η Τριβή ονομάζεται Στατική Τριβή και για να την υπολογίσουμε εφαρμόζουμε τη συνθήκη ισορροπίας για το σώμα.

Όταν το σώμα μόλις ξεκινάει να κινηθεί ι, τότε η Τριβή ονομάζεται Οριακή Τριβή.

Όταν το σώμα κινείται, τότε η Τριβή ονομάζεται Τριβή Ολίσθησης και υπολογίζεται από την σχέση:

    \[\boxed{Τ = μ\cdot Ν }\]

όπου:

  • Ν: η κάθετη αντίδραση του επιπέδου
  • μ: ο συντελεστής τριβής μεταξύ σώματος και επιπέδου.

Η παραπάνω σχέση ισχύει και για την τριβή ολίσθησης αλλά και για την οριακή τριβή. Πρέπει όμως να έχουμε στο μυαλό μας, ότι ο συντελεστής τριβής  είναι διαφορετικός σε κάθε περίπτωση με μορ ≥ μολ..
Βέβαια θα δούμε ότι πολλές φορές θεωρούμε ότι οι δύο αυτοί συντελεστές είναι ίσοι.



 

Comments Δεν επιτρέπεται σχολιασμός στο Δυναμική στο επίπεδο



 

Επιστροφή στη θεωρία

 


Σε όλα τα παρακάτω παραδείγματα θεωρούμε ότι η επιτάχυνση της βαρύτητας της Γης είναι ίση με: g=10m/s2


 

Παράδειγμα 1

Αφήνουμε ένα σώμα να πέσει από ύψος h και φτάνει στο έδαφος μετά από 6 δευτερόλεπτα.

  1. Με τι ταχύτητα θα φτάσει το σώμα στο έδαφος;
  2. Από τι ύψος αφήσαμε το σώμα;

 

Λύση

Από τη στιγμή που αφήνουμε το σώμα (δηλαδή δεν έχει αρχική ταχύτητα) και η μόνη δύναμη που ασκείται πάνω του είναι το βάρος, θα εκτελέσει ελεύθερη πτώση.

Οπότε ισχύουν οι παρακάτω σχέσεις για την ταχύτητα και την μετατόπιση του σώματος:

 

Rendered by QuickLaTeX.com

 



 

Επιστροφή στη θεωρία

 


Comments Δεν επιτρέπεται σχολιασμός στο Παραδείγματα Κατακόρυφης Βολής

Αλλαγή μεγέθους γραμματοσειράς
Αντίθεση
Μετάβαση σε γραμμή εργαλείων