Τράπεζα θεμάτων Β λυκείου φυσική προσανατολισμού 16005

Thinking for yourself

Mε την φωτογραφία αυτή θέλουμε να παροτρύνουμε τους μαθητές να σκεφτούν μόνοι τους, να σκεφτούν διαφορετικά και μετά να δουν τις λύσεις που τους προτείνουμε.

Θα παρουσιάσουμε μια άσκηση που δεν δίνει τιμές στα δεδομένα. Η άσκηση ζητάει από τους μαθητές να ασχοληθούν με την φυσική του φαινομένου και να αφήσουν την αριθμητική, λογική που μας βρίσκει σύμφωνους ενώ περιμέναμε περισσότερες ασκήσεις στη τράπεζα θεμάτων να ακολουθούν την λογική αυτή.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Σε σώμα μάζας m που κινείται με ταχύτητα μέτρου υ0, σε λείο οριζόντιο δάπεδο, δρα δύναμη σταθερού μέτρου F, με κατεύθυνση αντίθετη της υ0. Θεωρούμε θετική την κατεύθυνση της υ0.

Όταν η μεταβολή της ορμής του σώματος είναι -3m·υ0  να υπολογιστούν:

Δ1. Η ταχύτητα του σώματος.

Δ2. Η χρονική διάρκεια κατά την οποία προκλήθηκε η προηγούμενη μεταβολή ορμής.

Δ3. Το έργο της δύναμης F για την μετατόπιση κατά την οποία η δύναμη F είναι ομόρροπη με την ταχύτητα του σώματος.

Δ4. Το μέτρο της μετατόπισης που αντιστοιχεί στο έργο που υπολογίσατε στο ερώτημα Δ3.

Οι απαντήσεις σας θα πρέπει να είναι εκφράσεις των m, F, και υ0.

Λύση

Δ1.

Η μεταβολή της ορμής:

ΔP = Pτελ – Pαρχ ⇒ – 3m·υ0 = Pτελ – m·υ0 ⇒ Pτελ = – 3m·υ0 + m·υ0 ⇒ Pτελ = – 2m·υ0 ⇒ m·υ = – 2m·υ0 ⇒ υ = – 2·υ.

Η ταχύτητα υ θα έχει αντίθετη φορά από την αρχική ταχύτητα υ0 (η υ θα έχει αρνητική φορά) .

Η κίνηση του σώματος ξεκινάει με υ0 , F να έχουν αντίθετη φορά τα διανύσματα τους και καταλήγει με τα υ , F να έχουν την ίδια φορά.

16005 b kat_1

Το σώμα αρχικά επιβραδύνεται ομαλά, μέχρι να σταματήσει έστω ότι η ταχύτητα του σώματος μηδενίζεται την χρονική στιγμή t = t1 .

(Την χρονική στιγμή tμπορούμε να την υπολογίσουμε:

υ= υ0 – α t⇒ 0 = υ0 – α·t⇒ α·t= υ0 ⇒ t= υ0 / α

ενώ 2ος Newton F = m·α  θα μας δώσει την επιτάχυνση α .)

Από την χρονική στιγμή t = t1  και μετά, η επίδραση της δύναμης F στο σώμα το επιταχύνει ομαλά.

Το ότι η επιβράδυνση και η επιτάχυνση έχουν σταθερή τιμή (γι’αυτό και η κίνηση είναι ομαλή) οφείλεται στο ότι η δύναμη είναι σταθερή (2ος Newton) .

Δ2.

2ος γενικευμένος νόμος του Newton:

ΣF = ΔP / Δt  ⇒ – F = – 3m·υ0 / Δt ⇒ Δt = 3m·υ0 / F .

Αν και προβλέψιμο το ερώτημα, τονίζει τον διανυσματικό χαρακτήρα του 2ου γενικευμένου νόμου του Newton .

Δ3. και Δ4.

Τo θεώρημα μεταβολής της κινητικής ενέργειας για τις θέσεις (Ι) την χρονική στιγμή t = t1 (κάτω δεξιά σχήμα) ως την θέση (ΙΙ) (κάτω αριστερά σχήμα) :

W= ΔK ⇒ W= Κτελ – Καρχ ⇒ W= ½·m·υ² – 0 ⇒ W= ½·m·(2υ0) ² ⇒ W= 2m·υ0² .

O ορισμός του έργου:

W= F·Δx = 2m·υ0² ⇒ Δx = 2m·υ0² / F .

Εύκολα τα τελευταία δύο ερωτήματα αρκεί φυσικά να δοθεί προσοχή στην εκφώνηση .

Συνολικά: Η άσκηση απαιτεί καλή γνώση των κινήσεων, όλο το βάρος της άσκησης βρίσκεται στο πρώτο ερώτημα ενώ κρίνονται ιδιαίτερα εύκολα τα τελευταία δύο ερωτήματα.

Ενδιαφέρον σημείο της άσκησης το ότι δίνεται η μεταβολή της ορμής με αρνητική φορά.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

2 thoughts on “Τράπεζα θεμάτων Β λυκείου φυσική προσανατολισμού 16005

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