by 
Ένα σύρμα μάζας m = 0,1kg κάμπτεται ώστε να πάρει το σχήμα Π και τα άκρα του στερεώνονται (όπως οι ομπρέλες στην άμμο) μέσα σε δυο μεταλλικά δοχεία, γεμάτα με ρινίσματα σιδήρου. Τα δοχεία βρίσκονται σε οριζόντιο τραπέζι, ενώ το επίπεδο του σύρματος είναι κατακόρυφο. Το οριζόντιο τμήμα του σύρματος έχει μήκος L = 1m και στο χώρο υπάρχει οριζόντιο ομογενές μαγνητικό πεδίο, έντασης Β = 2Τ. Με τη βοήθεια πηγής και κατάλληλου (πατητού) διακόπτη, κατασκευάζουμε το κύκλωμα του σχήματος. Με στιγμιαίο κλείσιμο και άνοιγμα του διακόπτη, που διαρκεί Δt = 0,1s, διαβιβάζουμε ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου στο κύκλωμα, οπότε παρατηρούμε ότι το σύρμα εκτοξεύεται προς τα πάνω φτάνοντας οριακά στην οροφή του εργαστηρίου σε ύψος h = 3,2m (από τη θέση διακοπής του ρεύματος). Υποθέτουμε ότι τα ρινίσματα σιδήρου ασκούν μόνο πλευρική στήριξη στο σύρμα Π, το πάχος του στρώματος των ρινισμάτων είναι αρκετό για να μη χάνεται η επαφή πριν το μηδενισμό του ρεύματος, οι τριβές αμελητέες και η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι g = 10m/s2.
α) Εξηγείστε την ανύψωση του σύρματος Π.
β) Υπολογίστε την ταχύτητα με την οποία εγκαταλείπει τα ρινίσματα σιδήρου το σύρμα Π και το χρόνο ανόδου στο μέγιστο ύψος.
γ) Βρείτε την ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου q που πέρασε από μια διατομή του σύρματος.
δ) Ποιο είναι το μέτρο της μέσης δύναμης Laplace που δέχτηκε το σύρμα;
Πολύ καλή Ανδρέα!
Και όσα επεσύναψες μου άρεσαν.
Καλησπέρα Γιάννη. Σε ευχαριστώ. Όταν μπορούμε να δίνουμε και λίγη "γενική παιδεία" στη Γ΄, μπορεί να ξυπνήσουμε το πραγματικό ενδιαφέρον των "εκπαιδευόμενων" μαθητών. Όταν είμαστε εμείς μονότονοι, τα παιδιά βαριούνται. Με το 7ωρο, έχουμε περιθώριο να λέμε και κάτι παραπάνω και να σπάμε τη μονοτονία των τεχνικών επίλυσης.
Καλησπέρα Ανδρέα. Η όμορφη αυτή άσκηση γίνεται ομορφότερη με την διασύνδεσή της με την πραγματικότητα. Παρεμπιπτόντως, είναι πολύ γουστόζικη η επιλογή του φόντου στις τελευταίες αναρτήσεις σου.
Πολύ καλή Ανδρέα. Μπράβο.
Και ότι ετοιμάζουν χθες, αλλά το ανεβαλα να αγοράσω από το eb….. μαγνήτες νεοδυμίου…
Μπράβο Ανδρέα, πολύ καλή!!!!
Καλημέρα Ανδρέα και καλή Κυριακή.
Το…. απογείωσες το θέμα και με την ευκαιρία μας ενημέρωσες για πράγματα, που εγώ τουλάχιστον δεν γνώριζα, για τα ηλεκτρικά κανόνια…
Σε ευχαριστούμε.
Καλημέρα Ανδρέα
Ωραίο θέμα σε ειρηνική χρήση.
Κατ'αρχάς αυτό το "ηλεκτρομαγνητικό πυροβόλο" ωθεί την "επιστημονική φαντασία" ,αλλά βλέπω τη χρήση του σε δοκιμές πολεμικής ανοησίας και ας ευχηθούμε κάποιος λόγος , να αποτρέψει τη χρήση του για ανόητους σκοπούς.
Εν τω μεταξύ στη βαθιά μνήμη είναι γραμμένο το όνομα του Σωτήρη, μαθητή μου στο Λύκειο (2011-12) ,χαρισματικού με θετική ροπή περί τα βιο-φυσικά και μαθηματικό λογισμό υψηλό. Συχνός επισκέπτης στο εργαστήριο,… του άρεσε . Μια μέρα με φώναξε να μου δείξει κάτι όπως μου είπε και τον είδα να φτιάχνει μια διάταξη με ένα πηνίο ένα διακόπτη ένα σιδηροπυρήνα τον οποίο έβαζε στο εσωτερικό του πηνίου που συνδεόταν με τάση και πατώντας τον διακόπτη ο πυρήνας πεταγόταν έξω από το πηνίο. Οφειλή στο Σωτήρη η αναφορά μου, τον οποίο συνάντησα πέρσι μια μέρα στο μετρό και κουβεντιάζοντας επαληθεύτηκε στη σκέψη μου η θετική μου εκτίμηση για τις δυνατότητες του. Τελειώνει μου είπε τους ηλεκτρολόγους και επειδή είχε ιδιαίτερη αγάπη προς τη βιολογία είχε αναλάβει στα πλαίσια της διπλωματικής κάτι σχετικό με βιοπληροφορική αν δεν κάνω λάθος και θα πάρει μεταπτυχιακό σχετικό με τη βιο… ,συνδυάζοντας όπως του είπα την επαφή του με πλέον της μιας αγάπες.
Καλή Κυριακή Ανδρέα
Καλημέρα συνάδελφοι. Χαίρομαι που σας άρεσε το θέμα της ανάρτησης.
Αποστόλη το φόντο αυτό μου θυμίζει αμμουδιά και το απερχόμενο καλοκαίρι, αλλά αν αρέσει θα το υιοθετήσω.
Χρήστο αγόρασα και εγώ μαγνητάκια νεοδύμιου από το ebay με 1 ευρώ και είναι πανίσχυρα. Μακριά μόνο από κάρτες και laptop…
Πρόδρομε σε ευχαριστώ.
Διονύση, πρωτοδιάβασα για το ηλεκτρομαγνητικό κανόνι, σε διήγημα επιστημονικής φαντασίας του Άρθουρ Κλάρκ, ο οποίος έχει κάνει και μελέτη: Clarke, Arthur C. 1950. Electromagnetic Launching as a Major Contribution to Space-Flight. Και μεις είχαμε τόσα χρόνια την Εκπαίδευση χωρίς Ηλεκτρομαγνητισμό…
Παντελεήμονα δυστυχώς η ανοησία είναι στο DNA του Homo Sapiens. Μην ξεχνάμε την κατασκευή της ατομικής και της βόμβας υδρογόνου… Το 2011 που ο Σωτήρης έπαιζε με μαγνητικές δυνάμεις υπήρχε ο ηλεκτρομαγνητισμός στο σχολείο ή το παιδί είχε δικές του ανησυχίες;
Ανδρέα ηλεκτρομαγνητισμός υπήρχε στην Β γενικής (με οδηγία υποβάθμισης της διδασκαλίας (!) λόγω δυσκολιών ) αλλά και στην κατ/νση (με αναβάθμιση της διδασκαλίας) από Lorentz μέχρι και αυτεπαγωγή. Αν θέλεις να δεις την τότε ύλη κάνε κλικ… εδώ
Αντρέα, πολύ καλή με στοχευμένα ερωτήματα (και από τα παλιά). Και τα σχόλια.
Νομίζω όμως για το ύψος που φτάνει πρέπει να γίνει σαφές ότι είναι αυτό ως προς τη θέση που βρίσκεται μετά τη διακοπή του ρεύματος ή την απώλεια επαφής με τα ρινίσματα (όποιο συμβαίνει πρώτο).
Ένας πρόχειρος υπολογισμός (για να αποκτήσει την ταχύτητα 8m/s) δείχνει σημαντική μετατόπιση προς τα πάνω μέχρι να καταργηθεί η μαγνητική δύναμη. Εννοείται για το 0,1s διάρκεια ρεύματος ότι δεν έχει χαθεί η επαφή με τα ρινίσματα. Άρα, ο μηδενισμός της μαγνητικής δύναμης έχει συμβεί λόγω διακοπής του ρεύματος και όχι λόγω απώλειας της επαφής με τα ρινίσματα. Εκτός και συμβούν ταυτόχρονα.
Επίσης οι τριβές με τα ρινίσματα να θεωρηθούν αμελητέες.
Παντελεήμονα, η ύλη επομένως βοηθούσε τα θετικά μυαλά. Και ταλαντώσεις έκαναν, απ΄ότι διάβασα.
Κωνσταντίνε σε ευχαριστώ για την προσεκτική (όπως κάνεις πάντα) ανάγνωση της ανάρτησης και τις επισημάνσεις. Συμπλήρωσα την εκφώνηση και τη λύση με αυτές. Με τη μέση δύναμη Laplace βγαίνει ένα διάστημα 0,4m μέχρι να αποκτήσει την τελική ταχύτητα και άρα θέλουμε ένα στρώμα ρινισμάτων 40 πόντους τουλάχιστον, ώστε να υπάρχει αγωγιμότητα! Αντί για ρινίσματα θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε υδράργυρο, αρκεί να εξασφαλίζαμε τη στήριξη του σύρματος.
Καλησπέρα Ανδρέα.
Τα ωραία τα ξανακοιτάζεις οπότε προέκυψε απορία:
Κλείνεις -ανοίγεις το διακόπτη περνά ρεύμα από το Π ,δέχεται Laplace >W και ξεκινά προς τα πάνω.
Στον πάνω αγωγό δεν θα αναπτυχθεί Εεπ=Βυl ;
Μέχρι να χαθεί η επαφή με τα ρινίσματα στο κύκλωμα δεν θα έχουμε δύο πηγές ;
Το ρεύμα δεν θα διαφοροποιηθεί σε σχέση με της αρχικής πηγής άρα και το φορτίο ;
Πρέπει μήπως κάτι να προστεθεί στην εκφώνηση ;
Καλησπέρα Παντελεήμονα. Σκοπός της ανάρτησης ήταν να δώσω μια εφαρμογή της μαγνητικής δύναμης για τους μαθητές που δε γνωρίζουν ακόμα επαγωγή. Επίσης νομίζω ότι ο χρόνος 0,1s είναι πολύ μικρός για να δράσει η Εεπ και να φτάσει ο αγωγός σε οριακή ταχύτητα.
Καλησπέρα Ανδρέα.
Κατονοητή η πρόθεση σου…
Σ'ευχαριστώ