Γιατί να κινηθεί το αμαξίδιο;

Ένα αμαξίδιο με «πλάτη» ηρεμεί σε λείο οριζόντιο επίπεδο, ενώ μια σφαίρα μάζας m=1kg, κρέμεται στο άκρο κατακόρυφου μη εκτατού νήματος, αμελητέας μάζας, μήκους ℓ=0,5m, το άλλο άκρο του οποίου έχει δεθεί στο σημείο Ο της πλάτης, όπως στο πρώτο από τα παρακάτω σχήματα:

66

i) Να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σύστημα των δύο σωμάτων αμαξίδιο-σφαίρα και να εξετάσετε αν το σύστημα είναι μονωμένο.

ii) Εκτρέπουμε τη σφαίρα, καθιστώντας το νήμα οριζόντιο και ταυτόχρονα δένουμε τη σφαίρα στο άκρο ενός δεύτερου κατακόρυφου νήματος, όπως στο μεσαίο σχήμα. Το σύστημα και πάλι ηρεμεί.

α)  Αφού σχεδιάσετε τις εξωτερικές δυνάμεις που ασκούνται στα σώματα του παραπάνω συστήματος, να εξετάσετε αν το σύστημα είναι τώρα μονωμένο.

β)  Ένας συμμαθητής σας υποστηρίζει ότι μέσω του νήματος, η σφαίρα ασκεί δύναμη στο αμαξίδιο. Συμφωνείτε ή διαφωνείτε με την θέση αυτή;

iii) Σε μια στιγμή t0=0, κόβουμε το κατακόρυφο νήμα, οπότε η σφαίρα θα κινηθεί προς τα κάτω. Για την στιγμή αμέσως μετά (t0+):

α) Να εξετάσετε αν το σύστημα των σωμάτων είναι μονωμένο.

β) Να υπολογίσετε το ρυθμό μεταβολής της ορμής:

β1) της σφαίρας,   β2) του αμαξιδίου,   β3) του συστήματος.

iv) Μετά από λίγο η σφαίρα περνά από το χαμηλότερο σημείο της τροχιάς της, με το νήμα κατακόρυφο, έχοντας ταχύτητα υ=3m/s, όπως στο 3ο σχήμα.

α) Να εξηγήσετε γιατί την στιγμή αυτή, το αμαξίδιο έχει αποκτήσει κάποια ταχύτητα, αντίθετης φοράς (προς τα αριστερά).

β) Να βρείτε την συνολική μάζα του αμαξιδίου (μαζί με την πλάτη…).

Δίνεται g=10m/s2.

Απάντηση:

ή

(Visited 400 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
11 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Ανδρέας Ριζόπουλος
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν

Καλησπέρα Διονύση. Εξαιρετική ανάλυση, θα έλεγα και φύλλο εργασίας, για το κεφάλαιο της ορμής. Οι εξωτερικές δυνάμεις και ο ρόλος τους ξεκαθαρίζουν απόλυτα. Ιδιαίτερα που αποδεικνύεις το μονωμένο σύστημα.
Για την απόδειξη της μη διατήρησης της ορμής για το σύστημα θα μπορούσαμε να κάνουμε και σχεδίαση της ολικής ορμής σε μια τυχαία θέση του σφαιριδίου και στην κατώτερη.
Ίσως είναι λίγο δύσκολο το συγκεκριμένο σύστημα για τη Β΄τάξη, αφού η ορμή διατηρείται μόνο στον οριζόντιο άξονα, κάτι που οι μαθητές το καταλαβαίνουν καλύτερα στη Γ΄, αλλά θα τους ανοίξει τους ορίζοντες.
Στο (i) ερώτημα πολύ θέλω να δω, όταν τη δώσω στα παιδιά, πόσοι θα σχεδιάσουν την Τ2.
Θυμίζω και δύο αντίστοιχες…
Κυκλική κίνηση και ορμή
Το εκκρεμές κινεί τη σανίδα
Να είσαι καλά!

Αποστόλης Παπάζογλου
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν

Εξαιρετικό θέμα Διονύση, με υψηλούς διδακτικούς στόχους. Κατάλληλο και για μαθητές Γ Λυκείου. Άραγε πόσοι θα το κατάφερναν;

Χρήστος Αγριόδημας
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν

Διονύση καλησπέρα.
Συγχαρητήρια για την σύλληψη της άσκησης.
Κάθε ερώτημα μοναδικό.

Πρόδρομος Κορκίζογλου
1 μήνας πριν

Πετραδάκι πετραδάκι χτίζεις παλάτια…
Όπως μας έχεις συνηθίσει Διονύση, φτιάχνεις θέματα που “χτίζουν” τη γνώση, ξεκινώντας από τα θεμέλια.
Έτσι όπως θα έπρεπε να γίνεται η διδασκαλία !
Να είσαι πάντα καλά και να κτίζεις το οικοδόμημα της γνώσης στη Φυσική!
Καλή εβδομάδα.

Παντελεήμων Παπαδάκης
Αρχισυντάκτης
1 μήνας πριν

Καλημέρα Διονύση.
Θαυμαστά τα έργα σου !!
Με βοήθησε να ξεθολώσω στο μυαλό μου, του ΚΥΡ τη σχετική.
Καλή εβδομάδα

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
Αρης Αλεβίζος(@arisalevizos)
1 μήνας πριν

Γεια σου Διονύση.
Με απλά υλικά, σπουδαίο συνολικά αποτέλεσμα.

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
Αρης Αλεβίζος(@arisalevizos)
1 μήνας πριν

Τελείωσε Διονύση.
Γυρίσαμε “λαδωμένοι”