Επιταχυνόμενη και επιβραδυνόμενη κίνηση αγωγού

Ο αγωγός ΚΛ με μάζα m = 0,2 kg αντίστασης R₂ = 1 Ω και μήκος ℓ = 1 m, τη χρονική στιγμή t = 0  εκτοξεύεται με αρχική οριζόντια ταχύτητα μέτρου υ₀ = 4 m/s πάνω σε αγώγιμους ευθύγραμμους αγωγούς μεγάλου μήκους και αμελητέας αντίστασης, μένοντας συνεχώς σε επαφή με αυτούς. Οι δύο αυτοί αγωγοί Αx και Γy συνδέονται με αντιστάτη αντίστασης R₁ = 4 Ω. Το όλο σύστημα βρίσκεται μέσα σε κατακόρυφο ομογενές (κατά τμήματα) μαγνητικό πεδίο έντασης μέτρου Β = 1 Τ το οποίο διακόπτεται σε κάποιο σημείο κατά μήκος των αγωγών Αx και Γy για διάστημα s = 2,2 m. Στον αγωγό με την εκτόξευση του ασκούμε και σταθερή οριζόντια δύναμη μέτρου F = 2 Ν όπως φαίνεται στο σχήμα.

α. τι κίνηση θα κάνει ο αγωγός ΚΛ μετά την χρονική στιγμή t = 0; αιτιολογήστε την απάντηση σας.

β. ποια η οριακή ταχύτητα που θα αποκτήσει ο αγωγός;

γ. ποια η τάση V_ΚΛ του αγωγού τη στιγμή που ξαναμπαίνει στο πεδίο;

δ. τι κίνηση θα κάνει ο αγωγός όταν ξαναμπεί στο μαγνητικό πεδίο; αιτιολογήστε την απάντηση σας.

ε. μετά την είσοδο του αγωγού στο πεδίο κάποια στιγμή η δύναμη  καταργείται έχοντας διανύσει συνολικά απόσταση d = 9,2 m. Ποιο το ποσό θερμότητας που εκλύεται από τον αντιστάτη R₁ στο περιβάλλον όταν ο αγωγός ΚΛ πάψει να κινείται;

Θεωρήστε ότι ο αγωγός αποκτά την μέγιστη ταχύτητα πριν βγει από το πρώτο πεδίο και ότι το δεύτερο πεδίο έχει αρκετό μήκος ώστε να ηρεμήσει ο αγωγός ΚΛ πριν βγει απ’ αυτό.

Η συνέχεια εδώ.

Σχόλιο από τον/την Εμμανουήλ Λαμπράκης στις 2 Απρίλιος 2013 στις 7:01

Βασίλη καλημέρα

Συγχαρητήρια για την ιδέα του διακοπτόμενου πεδίου. Πρόκειται για ένα πολύ ωραίο και “πλούσιο” θέμα. Επέτρεψε μου να κάνω μια μικρής σημασίας παρατήρηση. Θα έπρεπε κάτι να λες ώστε να εξασφαλίζεται ότι αγωγός θα προλάβει να αποκτήσει οριακή ταχύτητα πριν διακοπεί το πεδίο.

 Σχόλιο από τον/την Βασίλης Δουκατζής στις 2 Απρίλιος 2013 στις 9:41

Καλημέρα Μανώλη.

Το γράφω στο τέλος “Θεωρήστε ότι ο αγωγός αποκτά την μέγιστη ταχύτητα πριν βγει από το πρώτο πεδίο και ότι το δεύτερο πεδίο έχει αρκετό μήκος ώστε να ηρεμήσει ο αγωγός ΚΛ πριν βγει απ’ αυτό.”

Μάλλον δεν το πρόσεξες.

Ευχαριστώ για τα καλά σου λόγια.

Σχόλιο από τον/την Εμμανουήλ Λαμπράκης στις 2 Απρίλιος 2013 στις 10:22

Βασίλη καλημέρα ξανά. Τώρα έχω κενό στο σχολείο και είδα την απάντηση σου. Όντως το πρωί μου ξέφυγε.

Σχόλιο από τον/την Κωστης Λελεδακης στις 2 Απρίλιος 2013 στις 11:47

Καλημερα,

θα συμφωνίσω κι εγω με τον Μανώλη: Θα ήταν καλύτερα να αναφέρεται οτι αποκτά οριακή ταχύτητα πριν βγει απο το πρωτο πεδιο… Όταν λεμε οτι αποκτάει μέγιστη (και οχι οριακη)

ταχύτητα.. μπορεί καποιος να πει οτι έτσι κι αλλιώς θα αποκτούσε μεγιστη ταχύτητα λιγο πρίν ή την ώρα που βγαινει… αφου κανει επιταχυνόμενη κινηση μεχρι τοτε. Είναι αρκετα ξεκάθαρο και έτσι βέβαια αλλα μπορει να θεωρηθει ασαφες.

Συγχαρητηρια για την ωραια δουλεια.

 Σχόλιο από τον/την Βασίλης Δουκατζής στις 2 Απρίλιος 2013 στις 12:42

Κωστή ευχαριστώ έκανα την διόρθωση που πρότεινες.

Θέλετε την άσκηση σε word;

 Σχόλιο από τον/την Διονύσης Μάργαρης στις 2 Απρίλιος 2013 στις 17:28

Βασίλη, ωραίο συνδυασμό δημιούργησες. Μπράβο.

Σχόλιο από τον/την Βασίλης Δουκατζής στις 2 Απρίλιος 2013 στις 18:24

Ευχαριστώ Διονύση.

 Σχόλιο από τον/την Κυριακόπουλος Γιάννης στις 2 Απρίλιος 2013 στις 19:34

Πολύ καλή ιδέα. Να δεις που θα δώσεις ιδέες για ασκήσεις όπου ράβδος αρχικά επιταχύνεται και μετά επιβραδύνεται κ.λ.π.

 Σχόλιο από τον/την Βασίλης Δουκατζής στις 2 Απρίλιος 2013 στις 20:55

Βασικά Γιάννη στα βιβλία που κυκλοφορούν έχουν ασκήσεις που αναφέρονται είτε σε εκτόξευση με ταχύτητα μεγαλύτερη της οριακής ή μικρότερη αυτής.

Για το διαγώνισμα που θα τους βάλω προσεχώς είπα να τα συνδυάσω και σκέφτηκα αυτό.

(Δυστυχώς οι μαθητές μου παρόλες τις προτροπές μου δεν διαβάζουν το Ylikonet οπότε δεν ανησυχώ μήπως δουν την άσκηση που θα τους βάλλω)