Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21066

they are dancing b and w

Η φωτογραφία αφιερώνεται στην αυριανή συνεστίαση του ylikonet, αύριο το μεσημέρι λοιπόν οι καθηγητές της φυσικής και της χημείας θα γλεντήσουν.

Περισσότερες πληροφορίες, και καλή διασκέδαση !.

(είναι χαρούμενοι άνθρωποι και φυσικοί (και χημικοί) , είναι must ! 🙂 )

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση που έλυσαν ξεχωριστά οι συνάδελφοι ο συγγραφέας Νεκτάριος Πρωτοπαπάς και ο Μαρίνος Ηλιόπουλος (τους ευχαριστούμε πολύ) :

Μια άσκηση από την κίνηση φορτισμένου σωματιδίου όταν εισέρχεται κάθετα σε ένα ομογενές ηλεκτρικό πεδίο.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Σωματίδιο μάζας m = 3,2·10-16 kg και ηλεκτρικού φορτίου q = 1,6·10-19 C επιταχύνεται από τάση V = 4000 V.

Δ1. Να υπολογίσετε την ταχύτητα που απέκτησε το σωματίδιο εξαιτίας της τάσης V.

Στη συνέχεια, το σωματίδιο εισέρχεται στο ομογενές ηλεκτρικό πεδίο, που δημιουργείται μεταξύ των οριζόντιων πλακών ενός επίπεδου πυκνωτή, κάθετα στις δυναμικές γραμμές του πεδίου. Οι οπλισμοί του πυκνωτή έχουν μήκος L, απέχουν απόσταση d = 0,4 m, και η διαφορά δυναμικού μεταξύ τους είναι Vc = 2000 V. Το σωματίδιο διαγράφει την τροχιά που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το σημείο εισόδου του σωματιδίου είναι στη μέση της απόστασης των δύο οπλισμών. Το σημείο εξόδου είναι εφαπτομενικά στο άκρο του κάτω οπλισμού.

21066 b kat

Να υπολογίσετε:

Δ2. Το μέτρο της επιτάχυνσης που αποκτά το σωματίδιο κατά την κίνησή του μέσα στο ομογενές ηλεκτρικό πεδίο.

Δ3. Το μήκος L των οπλισμών του πυκνωτή.

Δ4. Την ταχύτητα εξόδου του σωματιδίου σε μέτρο και κατεύθυνση.

Να θεωρήσετε τις βαρυτικές δυνάμεις και την αντίσταση του αέρα αμελητέες.

Λύση

Δ1.

Θεώρημα μεταβολής της κινητικής ενέργειας :

(άλλη διατύπωση της αρχής διατήρησης της ενέργειας, που ισχύει παντού)

ΔΚ = ΣW ⇒ Kτελ – Καρχ = WFc ⇒

(η διαφορά δυναμικού V : V = WFc / q ⇒ WFc = q·V)

⇒ ½·m·υ0² – 0 = q·V ⇒ υ0² = 2·q·V / m ⇒ υ0² = (2·1,6·10-19·4·103) / 3,2·10-16 ⇒ υ0² = 4 ⇒ υ0 = 2 m / s .

(Nα σχολιάσουμε ότι αν και η ταχύτητα είναι η τελική της κίνησης του σωματιδίου (η αρχική ταχύτητα είναι μηδέν), την συμβολίζουμε με υ0 για να δηλώσουμε ότι είναι η αρχική ταχύτητα στην επόμενη (και κύρια) κίνηση που διαγράφει το σωματίδιο.)

Δ2.

To φορτισμένο σωματίδιο μπαίνει κάθετα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο, άρα εκτελεί σύνθετη κίνηση, ευθύγραμμη ομαλή στον άξονα x και ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη στον άξονα y.

To σώμα αποκτά σταθερή επιτάχυνση γιατί η ένταση Ε του ηλεκτρικού πεδίου είναι σταθερή άρα και η ηλεκτρική δύναμη Coulomb είναι σταθερή.

2ος Νewton :

ΣF = m·α ⇒ α = ΣF / m ⇒

(ορισμός της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου Ε = Fc / q ⇒ Fc = q·E , όπου ΣF = Fc)

⇒ α = q·E / m ⇒

(σχέση έντασης και διαφοράς δυναμικού : E = Vc / d)

⇒ α = q·(Vc / d) / m ⇒ α = (q·Vc) / (d·m) ⇒ α = (1,6·10-19·2·103) / (3,2·10-16· 3,2·10-16) ⇒ α = 2,5 m / s² .

Δ3.

Το σωματίδιο εκτελεί οριζόντια βολή στο ηλεκτρικό πεδίο

στον άξονα y, η απόκλιση y = d / 2 :

y = ½·α·tκ² ⇒ d / 2 = ½·α·tκ² ⇒ α·tκ² = d ⇒ tκ² = d / α ⇒ tκ² = 0,4 / 2,5 ⇒ tκ = 0,4 s .

στον άξονα x, για t = tκ ⇒ x = L :

L = υ0·tκ ⇒ L = 2·0,4 ⇒ L = 0,8 m .

Δ4.

21066 b kat_1

H ταχύτητα στον άξονα x :

υ= υ0 .

H ταχύτητα στον άξονα y για χρόνο t = tκ :

υ= α·tκ ⇒ υ= 2,5·0,4 ⇒ υ= 1 m / s .

H ταχύτητα εξόδου του σωματιδίου υΓ ,

Έχει μέτρο :

υΓ² = υx² + υy² ⇒ υΓ² = 2² + 1² ⇒ υΓ² = 5 ⇒ υΓ = √5 m / s .

Και διεύθυνση που σχηματίζει γωνία θ με τον άξονα x, τέτοια ώστε :

εφ θ = υy / υx ⇒ εφ θ = 1 / 2 .

Η άσκηση μας άρεσε, προτείνουμε να δοθεί στους μαθητές σαν εργασία για το σπίτι.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

4 thoughts on “Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21066

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