Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21069

children going to school in tibet

Στη φωτογραφία βλέπετε μαθητές στο Θιβέτ σε ένα επικίνδυνο σημείο της διαδρομής τους, ενώ πηγαίνουν στο σχολείο.

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από την κίνηση φορτισμένου σωματιδίου μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο. Μια άσκηση κλασσική .

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Σημειακό σώμα με ηλεκτρικό φορτίο q = 1 μC και μάζα m = 1 g αφήνεται από την ηρεμία σε ομογενές οριζόντιο ηλεκτροστατικό πεδίο έντασης μέτρου Ε1 = 2·103 N / C. Το φορτίο διανύει απόσταση d = 4 m μέσα στο ηλεκτροστατικό πεδίο, όπως στο σχήμα.

21069 b kat

Δ1. Να βρεθεί το μέτρο της επιτάχυνσης του σημειακού φορτίου q .

Δ2. Να βρεθεί ο χρόνος που χρειάζεται το σώμα για να διανύσει την απόσταση d μέσα στο ηλεκτροστατικό πεδίο έντασης Ε1 και η ταχύτητα που έχει αποκτήσει τότε.

Το σώμα αφού εξέλθει από το ηλεκτρικό πεδίο έντασης Ε, εισέρχεται αμέσως σε δεύτερο ομογενές ηλεκτροστατικό πεδίο έντασης μέτρου Ε2 , και αντίθετης κατεύθυνσης από το πεδίο έντασης Ε1 .

Δ3. Αν ο χρόνος κίνησης από τη στιγμή που αφήνεται από την ηρεμία μέχρι να σταματήσει στιγμιαία για πρώτη φορά είναι 6 s, να βρεθεί το μέτρο της έντασης του δεύτερου πεδίου Ε.

Δ4. Αν W1 είναι το έργο που εκτελείται στο σωματίδιο από το ηλεκτρικό πεδίο έντασης Ε1 κατά τη διάρκεια της κίνησης του σωματιδίου μέσα στο πεδίο, ενώ W2 είναι το έργο που εκτελείται στο σωματίδιο από το ηλεκτρικό πεδίο έντασης Ε2 , από τη χρονική στιγμή που το σωματίδιο εισέρχεται στο πεδίο αυτό, μέχρι να σταματήσει στιγμιαία, να βρεθεί το πηλίκο W1 / W2.

Να αγνοήσετε τη βαρυτική δύναμη, τριβές και την αντίσταση του αέρα.

Λύση

Δ1.

21069 b bat_1

Η επιτάχυνση που αποκτά το σώμα κατά την κίνηση του στο ομογενές ηλεκτρικό πεδίο Εείναι α1 .

(o ορισμός της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου : Ε= Fc,1 / q ⇒ Fc,1 = q·Ε.)

2ος Newton :

Fc,1 = m·α⇒ α= Fc,1 / m ⇒ α= q·E1 / m ⇒ α= 1·10-6·2·10/ 1·10-3 ⇒ α= 2 m / s² .

Δ2.

To σώμα εκτελεί ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση. Η μετατόπιση δίνεται από την σχέση :

Δx = υ0·Δt + ½·α1·Δt² ,

όπου υ= 0 και για Δt = tτο σώμα έχει διανύσει Δx = d , άρα :

d = ½·α1·Δt1² ⇒ Δt1² = 2·d / α⇒ Δt1² = 2·4 / 2 ⇒ Δt1² = 4 ⇒ Δt1 = 2 s .

H ταχύτητα που αποκτά το σώμα :
υ= υ+ α1·Δt1 ⇒ υ= α1·Δt1 ⇒ υ1 = 2·2 ⇒ υ1 = 4 m / s .

Δ3.

To σώμα βρίσκεται στο Επεδίο και εκτελεί ευθύγραμμη ομαλά επιβραδυνόμενη κίνηση μέχρι τη στιγμή που θα σταματήσει.

Ο χρόνος που διαρκεί η κίνηση στο Επεδίο μέχρι να σταματήσει στιγμιαία είναι :

Δtoλ = Δt+ Δt⇒ Δt= Δtoλ – Δt⇒ Δt= 6 – 2 ⇒ t= 4 s .

H αρνητική επιτάχυνση (επιβράδυνση) του σώματος κατά την κίνηση του στο Επεδίο είναι α.

Η ταχύτητα του σώματος κατά την κίνηση του στο Επεδίο:

υ2 = υ– α2·Δt2 ,

όταν το σώμα σταματάει υ2 = 0 .

Ισχύει :

0 = υ– α2·Δt2 ⇒ α2·Δt2 = υ…(I)

2ος νόμος του Newton :

F2 = m·α⇒ α= F2 / m ⇒ α= q·E/ m .

(I) ⇒ (q·E/ m)·Δt2 = υ⇒ E= m·υ/ (q·Δt2) ⇒ E= 10-3·4 / (10-6·4) ⇒ Ε = 10³ Ν / C .

Δ4.

Εφαρμόζουμε το θεώρημα μεταβολής της κινητικής ενέργειας από την στιγμή της έναρξης μέχρι να σταματήσει στιγμιαία στο Επεδίο :

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

ΔΚ Α → Γ = WF1, A → B + WF2, B → Γ ⇒ Κτελ – Καρχ = W+ W⇒ W+ W= 0 ⇒ W/ W= – 1 .

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

3 thoughts on “Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21069

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