Προσομοίωση Πανελλαδικής Εξέτασης στη Φυσική

ΘΕΜΑ Γ
Ενδεικτικές απαντήσεις και σχόλια:

Γ1: Στην εκφώνηση αναφέρεται ότι: Διατηρώντας την πίεση του αέρα σταθερή παρατηρούμε ότι όταν αυξήσουμε ή ελαττώσουμε τη συχνότητα του διεγέρτη, το πλάτος της ταλάντωσης ελαττώνεται.
Στο σχολικό βιβλίο αναφέρεται ότι:
“Οι τιμές του πλάτους είναι γενικά μικρές, εκτός αν η συχνότητα f πλησιάζει στην ιδιοσυχνότητα f0 , οπότε το πλάτος παίρνει μεγάλες τιμές και γίνεται μέγιστο όταν η συχνότητα f γίνει ίση με την ιδιοσυχνότητα f0.” 
Από τα προηγούμενα προκύπτει ότι Τ=Τ0.

Στο σχολικό βιβλίο αναφέρεται ότι:
“Αν δεν υπάρχουν αντιστάσεις, η ταλάντωση θα είναι αμείωτη, με συχνότητα f0 = 1/(2π) √(k/m) Στην πραγματικότητα η ταλάντωση θα είναι φθίνουσα. Η συχνότητά της θα είναι λίγο μικρότερη, στην πράξη όμως μπορούμε να τη θεωρήσουμε ίση με την f0.”Άρα Τ=Τ0=2π√(k/m) = 0,2π s.
Γ2 Απο τη στιγμή που διακόπτουμε τη λειτουργία του διεγέρτη, η ταλάντωση είναι φθίνουσα με αρχικό πλάτος Α0=8 cm και (σταθερή) περίοδο 0,2π s. Για το πλάτος της φθίνουσας ταλάντωσης ισχύει: Α0/Α1 = Α1/Α2, όπου Α1 το πλάτος μετά από μία περίοδο (0,2π s), από τη στιγμή που διακόψαμε τη λειτουργία του διεγέρτη, και Α2 το πλάτος μετά από δύο περιόδους (δηλαδή 0,4π s), από τη στιγμή που διακόψαμε τη λειτουργία του διεγέρτη. Έχει δοθεί ότι Α0/Α1 = 2. Άρα A1 = 4 cm και Α2=2 cm.

Γ3 Από τη στιγμή που αφαιρούμε το αέρα, η ταλάντωση είναι αμείωτη. Άρα x = A ημ(ωt + φ0), όπου ω = 2π/Τ = 10 rad/s. Επειδή αυτό έγινε τη χρονική στιγμή 0,4π s, δηλαδή ενώ είχαν προηγηθεί δύο περίοδοι φθίνουσας ταλάντωσης, το πλάτος ήταν 2 cm και για t=0 το σώμα βρισκόταν στη ακραία θέση x = 2 cm. Άρα x = 0,02 ημ( 10t +π/2), στο SI.

Γ4 Η αρχική ενέργεια του ταλαντωτή ήταν Ε0 = 1/2 k (A0)^2. H ενέργεια που απόμεινε στον ταλαντωτή είναι: Ε2 = 1/2 k (Α2)^2. Άρα Ε2/Ε1 = 1/16.

Αυτό το θέμα θα συναντούσε “αντιδράσεις απίστευτες”;