Λύσεις της τράπεζας Β΄ λυκείου φυσικής προσανατολισμού Β΄ θέμα 21343

collision Newton balls

Οι μπάλλες του Newton συγκρούονται ελαστικά, ένα όμορφο πείραμα φυσικής που διακοσμεί διάσημα γραφεία και φυσικά εξηγεί η φυσική.

Σας παρουσιάζουμε μία ερώτηση στην κάθετη είσοδο σωματιδίου σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο και μία ερώτηση από την ορμή, την πλαστική κρούση .

Δείτε και αυτό είναι η νέα μας προσπάθεια.

Επιστρέψτε στη σελίδα που έχει όλα τα Β θέματα της φυσικής προσανατολισμού.

ΘΕΜΑ Β

Β1. Μια δέσμη από ηλεκτρόνια εισέρχεται με οριζόντια ταχύτητα υ0 κάθετα στις δυναμικές γραμμές του ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου, όπως φαίνεται στο σχήμα. Η απόσταση μεταξύ των πλακών είναι d και η διαφορά δυναμικού V .Τα ηλεκτρόνια εξέρχονται από το πεδίο σε χρόνο t. Αγνοούμε τη βαρυτική δύναμη, την επίδραση του αέρα και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ηλεκτρονίων της δέσμης.

21343 b thema kat

Α. Να επιλέξετε τη σωστή πρόταση.

Αν υποδιπλασιάσουμε την τάση μεταξύ των πλακών και ταυτόχρονα διπλασιάσουμε το μέτρο ταχύτητας εισόδου των ηλεκτρονίων στο πεδίο, ο χρόνος εξόδου των ηλεκτρονίων από το πεδίο:

α. διπλασιάζεται ,                  β. υποδιπλασιάζεται ,                 γ. υποτετραπλασιάζεται .

Β. Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Β2. Σε λείο οριζόντιο επίπεδο και σε διεύθυνση κάθετη σε κατακόρυφο τοίχο κινείται σφαίρα μάζας m1 με ταχύτητα μέτρου υ1 . Η σφαίρα m1 = m συγκρούεται με ακίνητη σφαίρα μάζας m2 = m . Το συσσωμάτωμα που προκύπτει συγκρούεται με τον τοίχο και ανακλάται οριζόντια έχοντας ταχύτητα μέτρου υ1 / 4 . Όλες οι ταχύτητες πριν και μετά τις κρούσεις έχουν την ίδια διεύθυνση.

21343 b thema kat 2

Α. Να επιλέξετε την σωστή απάντηση.

Το μέτρο της μεταβολής της ορμής του συσσωματώματος εξαιτίας της κρούσης του με τον τοίχο είναι ίσο με :

α. m·υ1 / 2 ,                                  β. 3·m·υ1 / 4 ,                                    γ. 3·m·υ1 / 2 .

Β. Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Λύση

Β1.

Α.

Σωστή η επιλογή β .

Β.

Το ηλεκτρόνιο εισέρχεται κάθετα στις δυναμικές γραμμές του ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή. Η κίνηση του ηλεκτρονίου είναι οριζόντια βολή, σύνθετη κίνηση .

Στον άξονα x εκτελεί ευθύγραμμη ομαλή κίνηση, με x = υ0·t .

Για χρόνο κίνησης t μέσα στο πεδίο το ηλεκτρόνιο διανύει μετατόπιση x = L :

L = υ0·t ⇒ t = L / υ.

Παρατηρούμε ότι ο χρόνος κίνησης του ηλεκτρονίου στο ομογενές ηλεκτρικό πεδίο είναι ανεξάρτητος από την τάση V μεταξύ των πλακών .

Aν το μέτρο της ταχύτητας διπλασιαστεί υ0΄ = 2·υτότε ο χρόνος παραμονής t΄ του ηλεκτρονίου μέσα στο πεδίο :

t΄ = L / υ0΄ ⇒ t΄ = L / (2·υ0) ⇒ t΄ = ½·(L / υ0) ⇒ t΄ = t / 2 .

Σχόλιο :Η τάση μεταξύ των πλακών αντίθετα επηρεάζει την κατακόρυφη απόκλιση y :

y = ½·α·t² , γιατί :

2ος Newton : ΣF = m·α ⇒ F= m·α ⇒ α = F/ m ⇒

(oρισμός της έντασης Ε = F/ q ⇒ F= q·E)

α = q·E / m ⇒

(σχέση έντασης και διαφοράς δυναμικού Ε = V / d)

α = q·(V / d) / m .

Άρα y = ½·(q·(V / d) / m)·(L / υ0)² .

Προτείνουμε η ερώτηση να δοθεί στους μαθητές σαν εργασία για το σπίτι.

Β2.

Α.

Σωστή η επιλογή γ .

Β.

Έχουμε πλαστική κρούση των σφαιρών μάζας mκαι m, που οδηγεί στη δημιουργία συσσωματώματος μάζας (m+ m2) .

Aρχή διατήρησης της ορμής :

(διανυσματική σχέση, με θετική την προς τα δεξιά φορά

που ισχύει στο μονωμένο σύστημα των σφαιρών)

21343 b thema kat_1

Ρολ, αρχ = Ρολ, τελ ⇒ Ρ+ Ρ= ΡΣ ⇒ m1·υ+ 0 = (m+ m2)·υΣ ⇒ m·υ= 2·m·υΣ ⇒ υΣ = υ1 /2 .

Η ορμή του συσσωματώματος μεταβάλλεται κατά την σύγκρουση του με τον τοίχο .

(θεωρούμε την φορά προς τα αριστερά θετική, μας δίνεται υΣ΄ = υ/ 4)

ΔΡΣ = ΡΣ, τελ – ΡΣ, αρχ ⇒ ΔΡΣ = (m+ m2)·υΣ΄ – (m+ m2)·υΣ ⇒ ΔΡΣ = 2·m·(υ/ 4) – (- 2·m·(υ/ 2) ⇒ ΔΡΣ = 3·m·υ/ 2 .

Προτείνουμε η άσκηση να δοθεί στους μαθητές σαν εργασία για το σπίτι και στη συνέχεια να συζητηθεί στη τάξη .

Επιστρέψτε στη σελίδα που έχει όλα τα Β θέματα της φυσικής προσανατολισμού.

Advertisements

One thought on “Λύσεις της τράπεζας Β΄ λυκείου φυσικής προσανατολισμού Β΄ θέμα 21343

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