Τράπεζα θεμάτων Β λυκείου φυσική προσανατολισμού 16001

Sabine Lisicki fastest service

Η φωτογραφία δείχνει την τεννίστρια Sabine Lisicki. Την αθλήτρια που το σέρβις της καταγράφηκε, ως το πιο δυνατό από γυναίκα τενίστρια.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

H άσκηση αποτελεί κλώνο άσκησης που έχουμε ήδη δει. Ζητήθηκε να παρουσιαστεί αναλυτικά, ας δούμε την προσπάθεια:

ΘΕΜΑ Δ

16001 b kat

Το 2014 η τεννίστρια Sabine Lisicki έκανε ένα σέρβις στο οποίο η μπάλα έφυγε από την ρακέτα με ταχύτητα υ0 = 58 m / s. Η ταχύτητα αυτή είναι η μεγαλύτερη καταγεγραμμένη ταχύτητα για τις γυναίκες τενίστριες. Το μπαλάκι του τένις ζυγίζει 60 g και ο χρόνος επαφής του με την ρακέτα ήταν 5 ms . Θεωρούμε ότι πριν χτυπήσει η ρακέτα το μπαλάκι του τένις είχε στιγμιαία ταχύτητα μηδέν και ότι η τελική του ταχύτητα ήταν οριζόντια. Να υπολογίσετε:

Δ1. τη μεταβολή της ορμής στο μπαλάκι,

Δ2. τη μέση δύναμη που δέχτηκε το μπαλάκι από την ρακέτα,

Δ3. την εφαπτομένη της γωνίας που σχηματίζει η ταχύτητα της μπάλας με την κατακόρυφο όταν η μπάλα χτυπάει στο έδαφος,

Όταν η τενίστρια χτύπησε το μπαλάκι απείχε από το δίχτυ απόσταση d = 17,4 m και το ύψος από το οποίο ξεκίνησε την κίνησή του το μπαλάκι ήταν h1 = 2 m. Το δίχτυ έχει ύψος h2 = 1 m.

Δ4. Να υπολογίσετε σε πόσο ύψος πάνω από το δίχτυ πέρασε το μπαλάκι.

Για τους υπολογισμούς να θεωρήσετε ότι η επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης είναι g = 10 m / s2 και √10 = π.

Λύση

Μην ξεχνάτε:

Δεν λύνουμε ασκήσεις γιατί πρέπει, αλλά γιατί ενεργοποιεί τους νευρώνες. Η λύση μιας άσκησης ικανοποιεί πάντα, συναίσθημα που σίγουρα έχετε νιώσει.

Κατανοήστε τι συμβαίνει στην άσκηση και μετά ξεκινήστε τις εξισώσεις. Δεν είναι φυσική η λύση των εξισώσεων (που είναι απλές), φυσική είναι η κατανόηση του φαινομένου.

Δ1.

Μας ζητείται η μεταβολή της ορμής ΔP στο μπαλάκι.

Η ορμή είναι μια σημαντική έννοια, η κατανόηση της είναι απαραίτητη. Όχι για τις εξετάσεις του σχολείου αλλά για να καταλάβουμε καλύτερα τον κόσμο που μας περιβάλλει.

ΔP = Pτελ – Pαρχ :

όπου ΔP η μεταβολή της ορμής, Pτελ : η τελική ορμή, Pαρχ : η αρχική ορμή.

(Αν διαβάζετε την σχέση ΔP = Pτελ – Pαρχ και δεν αναγνωρίζετε αμέσως τα μεγέθη, αφήστε την άσκηση και πηγαίνετε να διαβάσετε την θεωρία).

Η μεταβολή της ορμής είναι διανυσματικό μέγεθος με φορά αυτή που δίνει η διανυσματική αφαίρεση (υπάρχει στην ύλη των μαθηματικών σας).

Ο συγγραφέας της άσκησης έκανε μια επιλογή, είπε υτην ταχύτητας της μπάλας μετά την κρούση. Ακολουθούμε τον συμβολισμό της άσκησης αλλά ξέρουμε ότι το μπαλάκι ήταν αρχικά ακίνητο. Ξαναδιαβάστε την άσκηση, σκεφτείτε. Η ταχύτητα μπορεί να έχει όποιο σύμβολο θέλει ο συγγραφέας της κάθε άσκησης, εσείς διαβάζετε την εκφώνηση και αντιλαμβάνεστε το φαινόμενο.

(Να σχολιάσω: Υπάρχει ποικιλία έως τώρα στις εκφωνήσεις, ενώ η άποψη του κ. Ανδρέα Ιωάννου Κασσέτα είναι να χρησιμοποιούμε όλοι οι συνάδελφοι κοινό συμβολισμό.)

Η εφαρμογή απλή:

16001 b kat_3

ΔP = m·υ– 0 = 60·10-3·58 = 3,48 kg∙m / s . Το 1 gr είναι 10-3 kg.

Δ2.

Το ερώτημα αφορά την δύναμη ενώ στο προηγούμενο ερώτημα βρήκαμε την μεταβολή της ορμής, τα συνδέει: ο 2ος γενικευμένος νόμος του Newton:

ΣF = ΔP / Δt  ⇒ ΣF = 3,48 / 5·10-3 ⇒ ΣF = 0,696·10³ = 696 N .

16001 b kat_4

(Η μέση δύναμη είναι για την άσκηση η ΣF)

Δ3. Το μπαλάκι εκτελεί οριζόντια βολή. Η οριζόντια βολή είναι συνδυασμός δύο κινήσεων που έπρεπε να ξέρετε από την Α λυκείου:

16001 b kat_2

α.

Eλεύθερης πτώσης στον κατακόρυφο άξονα. Το μπαλάκι βρίσκεται σε ύψος hκαι με την πτώση καταλήγει στο έδαφος, άρα:

h= ½·g·t1² ⇒ t1² = 2·h/ g ⇒ t1² = 2·2 / 10 ⇒ t1 = 2·√10 / 10 ⇒ t1 = 0,2·π s .

Σχόλιο: Πρέπει ήδη να είστε άνετοι με τις πράξεις των εκθετικών, η φυσική γενικής στο πρώτο κεφάλαιο της ύλης έπρεπε να σας τις είχε διδάξει. Πιάστε το τετράδιο και το μολύβι (αναλογικός και σίγουρος τρόπος) και δοκιμάστε να κάνετε εσείς τις πράξεις. Έτσι θα μάθετε.

Πρέπει να βρούμε και την ταχύτητα στον άξονα y:

υ1,y = g·t1 = 10·0,2·π = 2π  m / s .

Σχόλιο: Παρατηρείστε πως από το  ύψος hο χρόνος γίνεται t, δώστε το συμβολισμό που θα σας βοηθάει στη πορεία της λύσης.

β.

Ευθύγραμμης ομαλής στον οριζόντιο άξονα: Η μέγιστη απόσταση που διανύει το μπαλάκι είναι το βεληνεκές S(η άσκηση θα μπορούσε να ζητήσει να το υπολογίσετε). Η ταχύτητα στον x – άξονα δεν αλλάζει υx = υ0 .

Μας ζητάει την διεύθυνση της ταχύτητας (σε σχέση με τον κατακόρυφο άξονα) :

από το σχήμα βλέπουμε ότι εφ θ = υ0 / υ1,y ⇒ εφ θ = 58 / 2π ⇒ εφ θ = 29 / π .

Δ4.

Μας ζητάει το ύψος που το μπαλάκι πέρασε πάνω από το δίχτυ: Αφού το μπαλάκι είναι πάνω από το δίχτυ τότε στον άξονα x έχει διανύσει d :

d = S= υ0·t2 ⇒ t= d / υ⇒ t= 17,4 / 58 ⇒ t= 0,3 s .

16001 b kat_5

Στον άξονα y θα έχει κινηθεί:

y= ½·g·t2² ⇒ y= ½·10·(3·10-1)² ⇒ y= 5·9·10-2 ⇒ y= 0,45 m . Από το σχήμα: h= y+ h ⇒ h = h– y⇒ h = 2 – 0,45 = 1,55 m .

To δίχτυ βρίσκεται σε ύψος hάρα :

Δh = h – h= 1,55 – 1 = 0,55 m .

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

10 thoughts on “Τράπεζα θεμάτων Β λυκείου φυσική προσανατολισμού 16001

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