by Η οριζόντια μεταλλική ράβδος ΚΛ μήκους L=1 m, μάζας m=0,5kg, έχει ωμική αντίσταση R1=0,5Ω και συγκρατείται ακίνητη πάνω στους κατακόρυφους, αγώγιμους – αμελητέας αντίστασης – οδηγούς Αy1 και Γy2. Στο μέσο της ράβδου είναι προσαρμοσμένο αβαρές μη εκτατό μονωτικό νήμα, μέσω τηλεχειριζόμενου μηχανισμού αμελητέας μάζας και όγκου. Στο άλλο άκρο του νήματος κρέμεται βαρίδι μάζας Μ=1,5kg. Στο χώρο υπάρχει οριζόντιο ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β=2Τ, κάθετο στη ράβδο ΚΛ, όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Τα άκρα Α και Γ συνδέονται με αντίσταση R2=1,5Ω.
Τη χρονική στιγμή t=0, αφήνουμε τη ράβδο ΚΛ ελεύθερη και έτσι αυτή κινείται, χωρίς να δέχεται τριβές από τους δύο οδηγούς. Η αντίσταση του αέρα που δέχονται η ράβδος και το βαρίδι είναι αμελητέα.
Α) Να περιγράψετε την κίνηση της ράβδου από τη στιγμή που την αφήνουμε ελεύθερη μέχρι να αποκτήσει σταθερή ταχύτητα και να υπολογίσετε το μέτρο της ταχύτητας αυτής.
Β) Τη χρονική στιγμή t=t1, κατά την οποία η ράβδος έχει κατέβει κατά Δh=40m, έχοντας ήδη αποκτήσει σταθερή ταχύτητα, ενεργοποιούμε το μηχανισμό και το νήμα αποκόπτεται μαζί με το βαρίδι.
Β1) Να υπολογίσετε το συνολικό ποσό θερμότητας που εκλύθηκε στον αντιστάτη R2 κατά το χρονικό διάστημα 0→t1.
Β2) Να περιγράψετε την κίνηση της ράβδου από τη στιγμή που κόβεται το νήμα μέχρι να αποκτήσει ξανά σταθερή ταχύτητα, της οποίας να υπολογίσετε το μέτρο.
Β3) Να υπολογίσετε το ρυθμό μεταβολής της κινητικής ενέργειας της ράβδου όταν έχει ταχύτητα μέτρου υ=5m/s i) τη στιγμή tA, με tA<t1 ii) τη στιγμή tB με tΒ>t1.
Οριζόντια μεταλλική ράβδος με βαρίδι
Οριζόντια μεταλλική ράβδος με βαρίδι – λύση
Ευχαριστώ Νεκτάριε.
Ευχαριστώ Βασίλη. Συμφωνώ, ο μαθητής έχει δίκιο και – όπως λέει και ο Θοδωρής παραπάνω – έχει κατανοήσει.
Πολύ ωραίο!
Ευχαριστώ Χρήστο.
Συνάδελφε, Παναγιώτη πολύ καλή και ειδικά για τις επαναλήψεις που ξεκινάμε αυτές τις μέρες. Γιατί όχι και Δ;
Με προβλημάτισε τα του Θοδωρή περί ενεργού τιμής του ρεύματος.
Βάσει του ορισμού του ισοδύναμου θερμικού αποτελέσματος.
Προφανώς μια συγκεκριμένη θερμότητα δίνει μια συγκεκριμένη ενεργό τιμή.
Μια δεύτερη δίνει μια άλλη τιμή για την ενεργό τιμή.
Και οι δύο μαζί δίνουν μια ενεργό τιμή που το τετράγωνό της είναι η μέση τιμή των τετραγώνων των ενεργών τιμών των επιμέρους με στατιστικό βάρος την αντίστοιχη αντίσταση.
Αν υπολογιστεί για τη μια αντίσταση – θερμότητα, τότε δεν θα ισχύει για την άλλη, δηλ. δεν θα μπορεί να εφαρμοστεί για την άλλη αντίσταση. Άρα, το σωστό είναι και για τις δύο μαζί. Οι δύο θερμότητες παράγονται από το ίδιο ρεύμα.
Να είσαι καλά
Ευχαριστώ για το σχόλιο Κώστα.
Συμφωνώ, οι δυο θερμότητες παράγονται από το ίδιο ρεύμα και αυτό απορρέει από τις “φυσικές δεσμεύσεις” του συστήματος. Αν οι αντιστάτες ήταν παράλληλοι μεταξύ τους, θα καταλήγαμε στο αντίστροφο αποτέλεσμα.
Να είσαι καλά.
Καλησπέρα Παναγιώτη. Την είχα βάλει στην άκρη για διάβασμα και την ξέχασα. Μου άρεσε ιδιαίτερα.
Ευχαριστώ πολύ, Αποστόλη!