Ευθύγραμμος αγωγός ΚΛ μήκους L = 1 m, μάζας m και αντίστασης R = 1 Ω μπορεί να ολισθαίνει χωρίς τριβές κατά μήκος δύο κατακόρυφων αγωγών Αx και Γx΄ που καταλήγουν στο έδαφος, παραμένοντας οριζόντιος και έχοντας συνεχώς τα άκρα του σε επαφή με τους δύο αγωγούς. Τα άκρα Α και Γ των αγωγών Αx και Γx΄ συνδέονται με αντίσταση R1 = 3 Ω, μέσω διακόπτη Δ. Η όλη διάταξη βρίσκεται μέσα σε οριζόντιο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β = 2 Τ, το οποίο είναι κάθετο στο επίπεδο των αγωγών. Αρχικά ο αγωγός ΚΛ είναι ακίνητος και ο διακόπτης είναι ανοικτός. Τη χρονική στιγμή t = 0, αφήνουμε τον αγωγό ΚΛ ελεύθερο να κινηθεί και κάποια χρονική στιγμή κλείνουμε το διακόπτη. Τελικά ο αγωγός φτάνει στο έδαφος τη χρονική στιγμή t2. Στο διπλανό διάγραμμα απεικονίζεται η ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό σε συνάρτηση με το χρόνο. Αν γνωρίζετε ότι η θερμότητα που εκλύεται από τον αγωγό στο χρονικό διάστημα από 0 ως t2 είναι ίση με 1,875 J καθώς και ότι όταν εκλύεται θερμότητα, εκλύεται με ρυθμό 6,25 J/s, να βρείτε:
α. Την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό στο χρονικό διάστημα από t1 ως t2.
β. Το επαγωγικό φορτίο που μετακινήθηκε στον αγωγό στη διάρκεια του φαινομένου.
γ. Την μάζα του αγωγού.
δ. Τις χρονικές στιγμές t1 και t2.
ε. Την απόσταση που είχε αρχικά ο αγωγός από το έδαφος.
στ. Το ρυθμό μεταβολής της κινητικής ενέργειας του αγωγού και της δυναμικής του ενέργειας, ελάχιστα πριν ακουμπήσει στο έδαφος.
ζ. Να γίνει το διάγραμμα του μέτρου της πολικής τάσης που εμφανίζεται στα άκρα του αγωγού σε συνάρτηση με το χρόνο.
Δίνεται g = 10 m/s2.
Πάτησε την κατάλληλη στιγμή ΕΔΩ
9 σχόλια στο “Κλείνοντας τον διακόπτη… την κατάλληλη στιγμή!”
Αφήστε μια απάντηση
Για να σχολιάσετε πρέπει να συνδεθείτε.
Αφιερωμένη στο Διονύση γιατί η ιδέα μου δημιουργήθηκε από δικιά του ανάρτηση ΕΔΩ
Στην αρχή το πήγαινα για σχόλιο στην ανάρτησή σου αλλά μετά είπα… Δεν το κάνεις θέμα;;;
Καλησπέρα και από εδώ Νεκτάριε.
Σε ευχαριστώ για την αφιέρωση.
Ένα παράδειγμα του τι μπορεί να κάνει ένας "θεματοδότης" με ιδέες!
Παίρνει ένα θέμα, που λόγω εκθετικής αύξησης ταχύτητας, μπορεί να τρομάζει και το κάνει ένα θέμα ευθύγραμμη ομαλής κίνησης, όπου όμως εξετάζει ένα σωρό πράγματα.
Και δεν είναι καθόλου υπερπαραγωγή (για να συνδέουμε τα σχόλια…)
Καλησπέρα κ. Νεκτάριε. Πολύ ωραίο επαναληπτικό θέμα, διαφορετικό από τα συνηθισμένα που κυκλοφορούν στα βιβλία στο κεφάλαιο του ηλεκτρομαγνητισμού!
Νεκτάριε συγχαρητήρια! Μπορεί την έμπνευση να την πήρες από ανάρτηση του Διονύση, αλλά της έδωσες σάρκα και οστά, και ζωή, έτσι που να στέκεται όμορφη και θελκτική για κάθε υποψήφιο!!
Και γεμάτη,με χυμούς-ερωτήματα, που δεν αφήνουν πολλά εκτός !
Να είσαι καλά. Και να γεννάς ιδέες!!
Διονύση, Μιχάλη και Πρόδρομε καλησπέρα και ευχαριστώ για τα θετικά σας σχόλια.
Διονύση σε ρώτησα για τη δυσκολία του θέματος (στη δικιά σου ανάρτηση) αφού με την αλλαγή της ύλης θα ήθελα και τη γνώμη ενός εμπειρότερου για το τι θεωρεί δύσκολο…
Προσωπικά το θέμα σου – όπως και το δικό μου – το θεωρώ αρκετά αντιμετωπίσιμο από έναν πολύ καλό μαθητή που θα διεκδικήσει την Ιατρική ή το Πολυτεχνείο. Επειδή όπως είπες δεν αφήσαν όλο τον ηλεκτρομανγητισμό να παίξει μπάλα δεν μπορώ να φανταστώ ένα θέμα που μπορεί να είναι απαγορευτικό από έναν πολύ καλά προετοιμασμένο μαθητή.
Περισσότερο πιστεύω ότι θα τον δυσκολέψει να περιγράψει γιατί για παράδειγμα μια κίνηση θα είναι επιταχυνόμενη με α που συνεχώς μειώνεται (σε ράβδο) παρά η επίλυση…. Ταπεινή μου γνώμη.
Μιχάλη όπως είπα πήρα την ιδέα από την ανάρτηση του Διονύση και την πήγα ένα βήμα παραπέρα… Αυτό έκανα και χαίρομαι που σου άρεσε.
Πρόδρομε σε ευχαριστώ για τον ενθουσιασμό σου και χαίρομαι που καλύπτει το θέμα ένα μεγάλο κομμάτι του ηλεκτρομαγνητισμού.. Αυτή ήταν και η πρόθεσή μου (Δεν έχω προλάβει ακόμη να δω την ανάρτησή σου… θα το κάνω το βραδάκι).
Μια παρατήρηση : Αφού η ταχύτητα είναι σταθερή από t1 σε t2 ,η απώλεια στην δυναμική ενέργεια του αγωγού μετατρέπεται σε θερμότητα στο κύκλωμα. Σε αυτή την περίπτωση h=0,375m και όχι 1,5m που βγαίνει με την κινηματική
Άκυρο Νεκτάριε, κάτι δεν πρόσεξα….
Καλησπέρα Μπάμπη. Η θερμότητα 1,875 J εκλύεται από τον αγωγό. Υπάρχει όμως και ο αντιστάτης R = 3 Ω από τον οποίο εκλύεται θερμότητα 5,625 J. Επομένως συνολικά ως θερμότητα εκλύεται από το κύκλωμα 7,5 J. Αυτά τα 7,5 J αντιστοιχούν στη μείωση της δυναμικής ενέργειας του αγωγού. Επομένως mgh = 7,5 J άρα h = 1,5 m, όπως ακριβώς βγαίνει και από την κινηματική. Δεν βλέπω κάποιο πρόβλημα…
Τώρα με την ανανέωση είδα το δεύτερό σου σχόλιο Μπάμπη…. Οκ, όλα καλώς λοιπόν.