Τράπεζα θεμάτων Β λυκείου φυσική προσανατολισμού 16000

supergirl

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Η Ελλάδα διαθέτει ικανότατους καθηγητές στο μάθημα της φυσικής. Ένας από τους καθηγητές αυτούς ο Βαγγέλης Κουντούρης σχολιάζει την άσκηση με τρόπο που θεωρώ ότι (με) διδάσκει. Αναρωτηθείτε, γιατί η επιτροπή των «τραπεζιτών» (η επιτροπή που δημιούργησε την τράπεζα θεμάτων) δεν προσκαλεί ως μέλη της ανθρώπους που μπορούν εύκολα να την σώσουν από τέτοια λάθη, το θέμα που μας παρουσιάζει εξαιρετικά η συνάδελφος:

ΘΕΜΑ Δ

Σε κινηματογραφική ταινία ένα Μπόϊγκ 777 μετά από διαδοχικές βλάβες πέφτει κατακόρυφα κάνοντας ελεύθερη πτώση (οι κινητήρες του αεροπλάνου δεν λειτουργούν). Στην ταινία αυτή ένας υπερήρωας σταματάει το αεροπλάνο ασκώντας του κατακόρυφη δύναμη προς

16000 b kat

τα επάνω (βλ. φωτογραφία). Το αεροπλάνο έχει μάζα 200.000 kg και όταν ο υπερήρωας αρχίζει να του ασκεί δύναμη έχει ταχύτητα 270 m / s . Το αεροπλάνο σταματά σε 30 s .

Να υπολογίσετε :

Δ1. το μέτρο της μεταβολής της ορμής του αεροπλάνου από τη στιγμή που δέχεται τη δύναμη από τον υπερήρωα μέχρι να σταματήσει,

Δ2. τη μέση δύναμη που δέχεται το αεροπλάνο στο χρονικό διάστημα των 30 s,

Δ3. τη μέση δύναμη που ασκείται στο αεροπλάνο από τον υπερήρωα,

Δ4. την απόσταση που κινήθηκε το αεροπλάνο από τη στιγμή που δέχθηκε τη δύναμη μέχρι να σταματήσει.

Δίνεται η επιτάχυνση της βαρύτητας g = 10 m / s2 και ότι η αντίσταση του αέρα είναι αμελητέα.

Λύση – Μελέτη (από την Δέσποινα Μακρή και ένα καταπληκτικό σχόλιο από τον Βαγγέλη Κουντούρη)

Τους ευχαριστώ και τους δύο.

Δέσποινα Μακρή (Επεξηγεί την λύση της):

Στη τάξη αυτή (Β’ λυκείου) δεν λαμβάνουμε ακόμα υπόψη τις διαστάσεις των σωμάτων οπότε στο διπλανό σχήμα το Μπόϊγκ 777 απεικονίζεται ως μικρή σφαίρα, και στο εξής θα αναφέρεται απλά ως «σώμα». Άλλωστε η παραδοχή περί αμελητέων διαστάσεων, συνάδει με το γεγονός ότι αγνοούμε την αντίσταση του αέρα.

1600 b kat

Έχουμε σχεδιάσει το σώμα τη χρονική στιγμή t = 0 , μια ενδιάμεση χρονική στιγμή και για t = 30 s. Η δύναμη που ασκεί ο υπερήρωας στο σώμα δεν έχει σταθερό μέτρο κατά τη διάρκεια αυτού του χρονικού διαστήματος . Έχουμε σχεδιάσει τις δυνάμεις που δέχεται το σώμα σε μια ενδιάμεση χρονική στιγμή.

Ως αρχική ορμή , θεωρούμε αυτή που έχει το σώμα τη χρονική στιγμή t = 0 και ως τελική αυτή που έχει το σώμα τη χρονική στιγμή t = 30 s, η οποία είναι μηδέν .

Όλα τα διανυσματικά μεγέθη της άσκησης έχουν κατακόρυφη διεύθυνση , οπότε θα τα αντικαταστήσουμε με τις αλγεβρικές τιμές τους, θεωρώντας ως θετική τη φορά της αρχικής ταχύτητας (προς τα κάτω) .

Δ1.

Η μεταβολή της ορμής: ΔP = Pτελ – Pαρχ = 0 – m·υ0 .

ΔP = – 2·10Kg · 270 m / s = – 54·10Kg·m / s

|ΔP| = 54·10Kg·m / s (το μέτρο της μεταβολής της ορμής)

Δ2.

Γνωρίζουμε ότι:

  • Κάθε χρονική στιγμή ,ο ρυθμός της μεταβολής του σώματος είναι η συνισταμένη των δυνάμεων που δρουν στο σώμα εκείνη τη χρονική στιγμή.
  • Σε κάθε χρονικό διάστημα Δt το πηλίκο της μεταβολής της ορμής του σώματος προς το χρονικό αυτό διάστημα ,είναι ίσο με τη μέση συνισταμένη δύναμη που έδρασε στο σώμα στο θεωρούμενο χρονικό διάστημα.

Έτσι αντικαθιστώντας έχουμε : ΣFμέση = ΔP / Δt (Σχέση διανυσματικών μεγεθών που γίνεται σχέση αλγεβρικών τιμών): αντικαθιστώντας ΣFμέση = – 1,8 ·10Ν

Όμως: ΣFμέση = m·g + Fμ .

Στην παραπάνω σχέση θεωρώ ότι αγνοώ την φορά της κατακόρυφης δύναμης που ο υπερήρωας ασκεί στο σώμα ,και αρχικά τη θεωρώ ομόρροπη του βάρους.

Έτσι αντικαθιστώντας Fμ= – 3,8·106 Ν

Το αρνητικό πρόσημο της πιο πάνω αλγεβρικής τιμής ,επαληθεύει τη φορά της δύναμης αυτής, όπως αυτή έχει σχεδιαστεί στο σχήμα.

Δ3.

Σύμφωνα με τον τρίτο Νόμο του Νεύτωνα , οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ δύο σωμάτων ,είναι αντίθετες . Έτσι η δύναμη που δέχεται ο υπερ-ήρωάς μας είναι F’μ= + 3,8·106 Ν ,αποτελεί την αντίδραση της δύναμης Fμ είναι επίσης κατακόρυφη και έχει φορά προς τα κάτω.

Δ4. Θα χρησιμοποιήσω το θεώρημα μεταβολής κινητικής ενέργειας για την μετατόπιση Δx του σώματος από τη χρονική στιγμή που δέχθηκε τη δύναμη Fμ , μέχρι τη χρονική στιγμή που αυτό σταμάτησε.

Για τον υπολογισμό του έργου της συνισταμένης των δυνάμεων που έδρασαν στο σώμα στη θεωρούμενη χρονική διάρκεια , θα λάβω υπόψη μου τη μέση τιμή της συνισταμένης δύναμης , όπως αυτή υπολογίστηκε στο ερώτημα Δ2 . Το έργο της συνισταμένης αυτής υπολογίζεται ως το γινόμενο των αλγεβρικών τιμών των μεγεθών : μέση συνισταμένη δύναμη και μετατόπιση. Αυτό το κάνω όποτε υπολογίζω το έργο δύναμης συγγραμμικής με την μετατόπιση. Η μετατόπιση θεωρείται να έχει θετική αλγεβρική τιμή ,όντας κατακόρυφη με φορά προς τα κάτω.

Κτελ – Καρχ = WΣF ⇒ 0 – m·υ0² / 2 = ΣFμέση · Δx ⇒ Δx = – m·υ0² / 2·ΣF ⇒ Δx = 4050 m .

Για τον Μαθηματικό και Φυσικό Κόσμο

Μακρή Δέσποινα

Και:

Σχόλιο από τον Βαγγέλη Κουντούρη (ekountouris.blogspot.gr) δημοσιεύτηκε στο υλικό φυσικής – χημείας (ylikonet.gr) :

!!! Καλά υπάρχει επιτροπή από Φυσικούς

με αυξημένα προσόντα, γνώσεις και εμπειρία, που ρίχνει, έστω μια ματιά, μερικές δεν χρειάζεται καν δεύτερη, στις ασκήσεις πριν τις εγκρίνει για την τράπεζα Θεμάτων;

Η συγκεκριμένη άσκηση πέρασε από στοιχειώδη έλεγχο;

(ο συνάδελφος που την έγραψε έχει τη μικρότερη ευθύνη ακριβώς γιατί είναι ένας) και, αν ναι, κανένας δεν πρόσεξε ότι η άσκηση δεν είναι απλά “εξωπραγματική”:

“βρέ το θηρίο πώς σηκώνει 380 τόνους (!), αλλά υπερήρωας είναι, άντε να του κάνουμε τη χάρη, ας κάνει τη φιγούρα του”…αλλά, για το χρονικό διάστημα που ο υπερήρωας ασκεί δύναμη στο αεροπλάνο,

εμπεριέχει μια απίστευτη παραδοχή που σακατεύει τη Φυσική και τη λογική

που δεν φαίνεται και εύκολα, αλλά και δεν γίνεται ούτε και αν συμμετέχει υπερήρωας;

  • το αεροπλάνο δέχεται συνισταμένη δύναμη προς τα πάνω (άλλο ότι τη λέει μέση δύναμη στο ερώτημα Δ, λες και είναι η ίδια με τη μέση δύναμη στο ερώτημα Δκαι, άρα, κάνει επιβραδυνόμενη κίνηση με φορά προς τα κάτω, άρα η ταχύτητά του μειώνεται
  • ο υπερήρωας δέχεται δύο δυνάμεις προς τα κάτω, μία από το αεροπλάνο και μία το βάρος του και, άρα, κάνει επιταχυνόμενη κίνηση προς τα κάτω, άρα, η ταχύτητά του αυξάνεται
  • αφού ο υπερήρωας ασκεί δύναμη στο αεροπλάνο το ακουμπά διαρκώς, άρα η απόστασή τους είναι διαρκώς μηδέν, άρα έχουν ίσες ταχύτητες

πώς, διάολο λοιπόν, γίνεται να έχουμε δύο σώματα να κινούνται με την ίδια ταχύτητα και ταυτόχρονα η ταχύτητα του ενός να μειώνεται και του άλλου να αυξάνεται;

Πρόταση: η άσκηση να αφαιρεθεί αμέσως, πριν τη διαβάσουν οι μαθητές,

bank old building rejected

(ας μην τους τρελάνουμε από την αρχή…)

και, γιατί όχι και, η επιτροπή έγκρισης των ασκήσεων ταυτόχρονα.

Ενημέρωση, εξίσου διδακτικό:

Βαγγέλης Κουντούρης:

Έστειλα τη γνώμη μου και την πρότασή μου, σχεδόν ατόφιο το σχόλιο που έκανα εδώ:

“Καλά υπάρχει επιτροπή από Φυσικούς

με αυξημένα προσόντα, γνώσεις και εμπειρία,

που ρίχνει, έστω μια ματιά;…”

Νομίζω πως θα πρέπει να συμβεί “ξαφνικός θάνατος”

(ευτυχώς γιατί ο Καιάδας είναι φίσκα…,

και έχω στην αναμονή και κάτι πολιτικάντηδες για πέταμα εκεί…) 

committee rejected

Σχόλιο: Οι φυσικοί είμαστε από την φύση μας περίεργοι άνθρωποι, μας αρέσει να λύνουμε προβλήματα που υπάρχουν στη φύση ή είναι δυνατό να υπάρξουν.

Θέλουμε όλοι οι καθηγητές φυσικής τα θέματα να είναι φυσικά (επιστημονικά) σωστά (αλλιώς τι φυσική διδάσκουμε;!!):

Αρνούμαστε να καταλάβουμε γιατί δεν μπορεί να λυθεί ένα απλό πρόβλημα:

Γιατί δεν καλούν σαν μέλη στις κριτικές επιτροπές τους κατάλληλους ανθρώπους. Ενώ έχουμε υλικό (καθηγητές ικανούς και έμπειρους, δείχνω ένα μόνο χώρο ενώ είναι πολλοί), υλικό άφθονο.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

4 thoughts on “Τράπεζα θεμάτων Β λυκείου φυσική προσανατολισμού 16000

  1. Δεν είναι απαραίτητο να επιταχύνεται ο .. υπερήρωας. Προφανώς έχει ήδη κάποια ταχύτητα προς τα πάνω (με ποιό τρόπο άραγε 😉 και όταν ασκεί τη δύναμη αυτή στο αεροπλάνο θα αρχίσει να επιβραδύνεται, αν φυσικά δέχεται μόνο τις δυνάμεις του βάρους και αυτή του αεροπλάνου. Όμως προφανώς έχει και μια άλλη «άγνωστη δύναμη» (!) (κρυμμένος μικρός αντιδραστήρας μήπως 😉 που τον κάνει να κινείται όπως θέλει. Αλλιώς τι υπερήρωας θα ήταν ; Η άσκηση είναι ένα συνηθισμένο πρόβλημα καθημερινότητας, όχι αστεία !

    Αρέσει σε 1 άτομο

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s