by 
Το καλαμάκι έχει μήκος L=0.2m εμβαδό διατομής Α=1cm2 και περιέχει καφέ πυκνότητας ρ=1000 kg/m3 σε ύψος h=0.1m όπως στο σχήμα. Ο καφές ισορροπεί με την υποπίεση που δημιουργούμε με το στόμα μας.Το καλαμάκι είναι στον αέρα, με τον καφέ στο κάτω ήμισυ του καλαμακίου.
Η ατμοσφαιρική πίεση είναι Ρατμ.=10^5 Ρα, και η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι g=10 m/s^2.
1. Υπολογίστε την υποπίεση Ρ1 που δημιουργούμε στο στόμα μας προκειμένου να ισορροπεί ο καφές.
Τροποποιούμε την πίεση στο στόμα μας τη χρονική στιγμή to=0 , ώστε να επιταχυνθεί ομαλά ο καφές μέχρι να αποκτήσει ταχύτητα υ1=0,1m/s τη χρονική στιγμή t1=0.4s , κατόπιν διατηρώντας την ταχύτητα αυτή σταθερή, να αναρροφηθεί όλη η ποσότητα του καφέ στο στόμα μας.
2. Να κάνετε τη γραφική παράσταση σε βαθμολογημένους άξονες , της υποπίεσης Ρ σε συνάρτηση του χρόνου μέχρι να αναρροφηθεί όλη η ποσότητα του καφέ,.
3. Υπολογίστε την ενέργεια W που δαπανήσαμε για την αναρρόφηση.
4. Πόση θα ήταν η δαπανώμενη ενέργεια αν το καλαμάκι σχημάτιζε γωνία 30ο με την κατακόρυφο.
απαντήσεις: εδώ σε pdf
Πρόδρομε καλησπέρα.
Ευφάνταστη. Αρχικά μπερδέυτηκα καθώς δεν κατάλαβα ότι αναφερόσουν στην τελευταία ποσότητα του καφέ που ρούφηξες από το ποτήρι και ετοιμαζόσουν να φύγεις. Έτσι έψαχνα να βρω το ποτήρι αλλά μάταια.
Ωραίο το ενεργειακό μέρος που θα μπορούσαμε να το συσεχτίσουμε και με πόσες θερμίδες καίμε όταν πίνουμε καφέ….
Πρόδρομε καλησπέρα . Πολύ όμορφη και πρωτότυπη!
Καλησπέρα Πρόδρομε.
Θα συμφωνήσω με τους προλαλήσαντες Χρήστο και Γιώργο (καλησπέρα παιδιά).
Φαντάζομαι ότι σου λείπει το καλοκαιράκι…
Χρήστο, Γιώργο και Διονύση σας ευχαριστώ.
Σαν άσκηση μπορεί να είναι πρωτότυπη, αλλά ως Ελληνική καλοκαιρινή συνήθεια, είναι το σήμα κατατεθέν κυρίως των νέων.
Προσωπικά έχω να πιω φραπέ 35 χρόνια! .Σε μια εποχή (’87) που είχα μεγάλο στρες γιατί έτρεχα για τη μάνα μου στο νοσ.Μεταξά, φροντιστήρια, και ετοιμασίες για το γάμο μου, για να κρατηθώ έπινα καφέδες πολλούς. Τι ήθελα και ήπια φραπέ; Με έπιασαν ταχυπαλμιες και έτρεχα στον Ευαγγελισμό για να με συνεφέρουν.
Ο σημερινός καφές της άσκησης δεν με .. πειράζει στα νεύρα! Ίσως να πειράζει κάποιους υποψηφίους για την ..πρωτοτυπία της
Να είστε όλοι καλά και καλό ΣΚ.
Έτσι εξηγείται γιατί έδωσες πυκνότητα φραπέ 1000 Κg/m3. Τον νέρωσες, γιατί σε πειράζει. Πολύ καλή Πρόδρομε!
Ευχαριστώ Αποστόλη.
Η πυκνότητα του φραπέ είναι όση αναγράφω, δεν υπολόγισες τον ..αφρό!
Η άσκηση έχει και πρακτικό ενδιαφέρον, κάνεις μια αντλία με την υποπίεση που δημιουργείς στο στόμα σου, και μεταβάλλοντας την ρυθμίζεις και την παροχή.
Αυτή η υποπίεση έχει κατώτατο όριο ανάλογα με τα πνευμόνια του καθενός.
ένας προβληματισμός: αν είσαι σε κτίριο ύψους Η και έχεις ένα λεπτό ελαστικό σωλήνα, π.χ. διατομής 0.5 cm^2 , μπορείς να αναρροφήσεις από δοχείο στο έδαφος όταν Η= 20m;
Να είσαι καλά.
Γεια σου Πρόδρομε, εντυπωσιακή….αλλά….μάλλον για διαγωνισμό φυσικής και όχι για εξετάσεις. Χθες που έκανα επιταχυνόμενο ρευστό, ένιωσα μια παγωνιά μεγαλύτερη από αυτή της προηγούμενης βδομάδας….
Καλό θα ήταν να διευκρινίσεις πως το καλαμάκι είναι στον αέρα, γιατί το
φανταζόμουν βυθισμένο στον καφέ και έψαχνα το βάθος….
Να ξέρεις πως σήμερα φραπέ πίνουν μόνο οι 50+
Οι μικρότεροι “φρέντο καπουτσίνο”….
Επειδή θέλει μελέτη, δεν διαβάζετε στο πόδι, ένα μόνο σχόλιο από μια γρήγορη
ανάγνωση…
Αρχικά t<0 η στήλη ισορροπεί, άρα p=99000 pa
Στη συνέχεια για 0<t<0,4s επιταχύνεται ομαλά, άρα p=98750 pa
Στη συνέχεια για 0,4<t<1,2s κινείται με σταθερή ταχύτητα, άρα p=99000 pa
Αν δεν κάνω λάθος, στο διάγραμμα είναι ανάποδα….
Μέχρι εκεί…μετά ζορίζει και θέλει χαρτί και μολύβι
Καλησπέρα Πρόδρομε, καλησπέρα σε όλους,
συγχαρητήρια για την ιδέα!
Αν κάνεις όμως αναρρόφηση του καφέ με τα πνευμόνια … την πάτησες, πας για πνιγμό 🙂
Μάλλον παίζουν ρόλο οι μύες που διαστέλλουν τη στομαχική κοιλότητα.
Για το κτίριο τώρα … χλωμό! Εκτός αν οι πνεύμονες μπορούν να δημιουργήσουν αρνητική πίεση! 🙂
Ευχαριστώ Διονύση .
Για αυτό που λες, ότι Αν κάνεις όμως αναρρόφηση του καφέ με τα πνευμόνια … την πάτησες, πας για πνιγμό !
Μάλλον παίζουν ρόλο οι μύες που διαστέλλουν τη στομαχική κοιλότητα.
Δεν ξέρω τη φυσιολογία και το μηχανισμό της αναρρόφησης, ξέρω ότι ρουφάμε από το στόμιο του καλαμακίου και ανεβαίνει ο καφές με την υποπίεση που δημιουργούμε στην σωματική κοιλότητα. Ίσως να ξέρεις εσύ.
Συμφωνώ ως προς την αναρρόφηση από κτίριο 20 μέτρων, νομίζω ότι το πολύ να είναι 3-4 μέτρα!
Να είσαι καλά φίλε από τα παλιά!
Γεια σου Θοδωρή κι ευχαριστώ για το σχόλιο και τις παρατηρήσεις σου.
Ήδη πρόσθεσα στην εκφώνηση ότι το καλαμάκι είναι στον αέρα με τον καφέ στο κάτω μέρος του. Νόμιζα ότι φαίνεται στο σχήμα, αλλά καλύτερα που το έγραψα για μη παρανόηση της εκφώνησης!
Όσο για το ότι η τελική πίεση , όταν και η τελευταία σταγόνα καφέ βγει από το καλαμάκι, είναι p=99000 pa, έλεγξα τις πράξεις και βρίσκω p=100.000 pa . Θεωρώ ότι είναι λογικό, αφού η ταχύτητα και η παροχή είναι σταθερά μεγέθη μετά την αρχική επιταχυνόμενη κίνηση για 0,4s , οπότε η συνισταμένη δύναμη είναι μηδενική. Έτσι , αφού μειώνεται το βάρος του καφέ στο καλαμάκι, δεν χρειάζεται να μειώνουμε την υποπίεση, αλλά να την αυξάνουμε μέχρι να γίνει ίση με την ατμοσφαιρική .
Δεν ξέρω επίσης αν είναι κατάλληλη για διαγωνισμό φυσικής, νομίζω ότι είναι απλά ασυνήθιστη και εκτός πεδιάς των ασκήσεων που κάνουν οι υποψήφιοι στο σχολείο ή στο φροντιστήριο!
Και ότι ξεφεύγει από την εμπειρία που αποκτούν λύνοντας ασκήσεις, είναι το μαύρο πρόβατο.
Να είσαι καλά.
Πρόδρομε, καλημέρα.
Πολύ ωραία η άσκηση που προτείνεις
Καλή Κυριακή.
Ευχαριστώ Θανάση να είσαι πάντα καλά.
Η ιδέα της άσκησης προέρχεται από την καθημερινότητά μας, όπου η αναρρόφηση που κάνουμε
προέρχεται από την υποπίεση που δημιουργούμε στη στοματική κοιλότητα κι έτσι έχουμε ροή προς τα πάνω, λειτουργώντας ως αντλία.
Πρόδρομε, να είσαι πάντα καλά και να συνεχίζεις με τον ίδιο ενθουσιασμό και επιτυχία.
Καλησπέρα Πρόδρομε. Καταπληκτική ανάρτηση για μια “ελληνική” αγαπημένη συνήθεια, που ως Φυσικός την παρουσιάζεις από άλλη σκοπιά. Όλα τα ερωτήματα είναι διδακτικά, ιδιαίτερα καθώς τα συνδυάζεις με εξισώσεις κινηματικής, β΄νόμο και ΑΔΕ. Το ερώτημα με το έργο είναι κορυφαίο. Καταρρίπτεις το μύθο ότι η νεολαία πίνει φραπέδες και δεν παράγει έργο… Θα τη δώσω στην τάξη αύριο και είμαι σίγουρος ότι θα αφυπνίσει λίγο τους μαθητές μου, που είναι στο …Στερεό στο φροντιστήριο και δεν προσέχουν και πολύ στα Ρευστά, αφού λένε τα έχουν κάνει…
*Στην παροχή άλλαξε τη μονάδα kg/m^3.
Να είσαι καλά!( = να έχεις παροχή ρεύματος και να μην παίρνεις την Αττική Οδό).
Καλησπέρα Ανδρέα . Ευχαριστώ για τον καλό σου λόγο.
Σαν παλιός έγραψα για φραπέ, καφέ της εποχής που ήμουν νέος!
Όμως οι σημερινοί νέοι άλλαξαν τις συνήθειες και πίνουν φρέντο εσπρέσσο ή φρέντο καπουτσίνο! Εγώ σταθερά το πρωί πίνω Ελληνικό και το απόγευμα εσπρέσσο.
Η άσκηση έχει την πρωτοτυπία της και λύνεται με τους νόμους του Νεύτωνα για επιταχυνόμενη κίνηση (επιτρεπτή!) ,τους τύπους της κινηματικής και την Α.Δ.Ε.
Πολλοί υποψήφιοι μαθαίνουν πολύ καλά τα τετριμμένα των ρευστών, αλλά μόλις βρεθούν σε περιβάλλον που δεν άπτεται των εμπειριών τους, τα χάνουν και πανικοβάλλονται!
Η παρούσα έχει σκοπό να εκτοπίσει τις φοβίες τους, και να τους εμπνεύσει ότι αν γνωρίζουν τη βασική θεωρία και ερμηνεύσουν το φαινόμενο που περιγράφει το σενάριο της άσκησης, απλά εφαρμόζουν τους νόμους και τις βασικές αρχές της Φυσικής, και λύνουν την άσκηση.
Η πιθανότητα να τεθεί μια τέτοια άσκηση στις εξετάσεις, είναι πολύ μικρή! Οι θεματοδότες δεν παίρνουν το ρίσκο να βάλουν ένα θέμα όπου μπορεί να ξεχωρίσει αυτός που έχει κατανοήσει πολύ καλά τη θεωρία και απλά την εφαρμόζει. Φυσικά λύνοντας ασκήσεις διαφόρων τύπων, ώστε να γεμίσει η φαρέτρα των γνώσεών του. Δες το’13, πόση αντίδραση προέκυψε από όλους, μαθητές, γονείς, καθηγητές…
Να είσαι καλά. Προσέχω για να ..έχω (την υγειά μου!) .