by 
Μια μικρή θετικά φορτισμένη σφαίρα, είναι δεμένη στο ένα άκρο αβαρούς και μη εκτατού νήματος μήκους l, το άλλο άκρο του οποίου είναι ακλόνητα στερεωμένο σε σημείο Ο οροφής. Η σφαίρα εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση με ταχύτητα υ, διαγράφοντας οριζόντιο κύκλο κέντρου Κ και ακτίνας R. Αν στο χώρο κίνησης της σφαίρας, δημιουργήσουμε ένα ομογενές μαγνητικό πεδίο, με κατακόρυφη ένταση Β, όπως στο σχήμα:
- Να σχεδιάσετε την δύναμη που θα δεχτεί η σφαίρα από το μαγνητικό πεδίο, σε κάποια θέση που θα επιλέξετε.
- Τι αλλαγές μπορούν να συμβούν στην ακτίνα της κυκλικής τροχιάς και στην ταχύτητα της σφαίρας, λόγω του μαγνητικού πεδίου:
α) Η ακτίνα θα παραμείνει σταθερή και η ταχύτητα της σφαίρας θα αυξηθεί.
β) Η ακτίνα θα μειωθεί και η ταχύτητα της σφαίρας θα μειωθεί.
γ) Η ακτίνα θα μειωθεί και η ταχύτητα της σφαίρας θα αυξηθεί.
Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας.
Καλημέρα σε όλους.
Μια ανάρτηση σε μορφή Β΄θέματος, αφιερωμένη στον Μίλτο Καδιλτζόγλου, αφού η ανάρτησή του:
Κωνικό εκκρεμές σε μαγνητικό πεδίο
Έδωσε την αφορμή, αλλά και το φυσικό περιβάλλον, για την παρούσα.
Καλημέρα Διονύση.
Άριστη!!
Πάμε στο ερώτημα:
Διατηρείται η στροφορμή ως προς άξονα.
Μια περίπτωση σφαιρικού εκκρεμούς:
Καλημέρα Γιάννη και σε ευχαριστώ.
Η δική σου είναι πολύ προχωρημένη!!!, σε σχέση με αυτή που έχει χαμηλότερους, μαθητικούς προορισμούς!
Αν πρόσεξες, εσύ ξεκίνησες από ΑΔΣ, ενώ εγώ το έβαλα σαν πρόσθετο ερώτημα…
Γιατί δεν την ενέπλεξα; Γιατί πολλές φορές χρησιμοποιούμε την ΑΔΣ (την ΑΔΟ, την ΑΔΜΕ…), χωρίς να μας ενδιαφέρει ή χωρίς και να καταλαβαίνουμε την ουσία του φαινομένου και χωρίς να το πολυψάχνουμε.
Έτσι εδώ ο στόχος ήταν με την άσκηση της δύναμης Lorentz να οδηγηθεί ο μαθητής στην απάντηση ότι πρέπει να αλλάξει η ακτίνα, αφού η φορτισμένη σφαίρα, δεν θα πάρει ενέργεια από το μαγνητικό πεδίο.
Και στο επόμενο βήμα να δικαιολογήσει την αύξηση της ταχύτητας, με χρήση ΑΔΜΕ, όπου και πάλι, αν ήταν δυνατόν να συνειδητοποιήσει ότι δεν υπάρχει δυναμική ενέργεια του φορτίου στο μαγνητικό πεδίο…
Ελπίζω να επιτυγχάνονται οι στόχοι αυτοί…
Να προσθέσω και κάτι ακόμη.
Ξεκίνησα να γράφω την ανάρτηση, με μαγνητικό πεδίο αντίθετης κατεύθυνσης.
Όπου εκεί η σφαίρα ανεβαίνει επίπεδο κίνησης και όπου ο μαθητής εύκολα θα κατέληγε στο συμπέρασμα (λανθασμένο), ότι την άνοδο την προκάλεσε η δύναμη από το μαγνητικό πεδίο.
Ενώ η αλήθεια είναι ότι η μειωμένη κεντρομόλος δεν μπορεί να συγκρατήσει τη σφαίρα στην κυκλική τροχιά, η οποία τείνει να αυξήσει την ακτίνα της (ας μην μιλήσουμε για φυγόκεντρο, μιας και δεν απασχολεί τους μαθητές μας…).
Στην περίπτωση αυτή έχουμε την αντίστροφη ενεργειακή μετατροπή, της κινητικής ενέργειας σε δυναμική (βαρυτική).
Μου φάνηκε όμως, πιο δύσκολη εκδοχή, οπότε προτίμησα την μάλλον ευκολότερη…
Αυξάνεται η δύναμη προς το κέντρο και μικραίνει η ακτίνα, τραβιέται η σφαίρα… Όχι πολύ “επιστημονική” σκέψη, αλλά δουλεύει!
Καλημέρα Διονύση, καλημέρα σε όλους.
Σε ευχαριστώ πολύ για την αφιέρωση. Ένα ακόμη παράδειγμα συνεργασίας στο δίκτυο!
Στη δική μου ανάρτηση θεώρησα ότι το σφαιρίδιο τίθεται σε ομαλή κυκλική κίνηση ίδιας περιόδου με “κατάλληλο” τρόπο σε δύο διαφορετικές περιπτώσεις. Έτσι, η ακτίνα της τροχιάς, η ταχύτητα, αλλά και το ύψος έπρεπε να είναι διαφορετικά.
Εσύ πέρασες σε μία διαφορετική προσέγγιση, αξιοποιώντας τις αρχές διατήρησης. Πολύ διδακτική παρουσίαση.
Να είσαι καλά!
Καλημέρα σε όλους. Διονύση πήρες ωραία πάσα από το Μίλτο. Ωραία διερεύνηση και σαφείς οι διδακτικοί στόχοι της.
Καλημέρα σε όλους. Πολύ ωραία άσκηση Διονύση με την διερεύνηση να μοιάζει περισσότερο με παιχνίδι λογικής – φυσικής!!! Η ανάρτηση του Γιάννη έρχεται να συμπληρώσει το τι γίνεται με την στροφορμή και αν θα πλησιάσει ή όχι το σωματίδιο τον άξονα περιστροφής λόγω της διατήρησής της!!! Ευχαριστούμε πολύ!
Καλημέρα παιδιά.
Μίλτο, Αποστόλη και Παύλο, σας ευχαριστώ για το σχολιασμό και χαίρομαι που σας άρεσε.
Μίλτο, προφανώς σε άλλο στόχευες εσύ, σε άλλο εγώ. Αλλά αυτό σημαίνει αλληλεπίδραση, είδα ένα περιβάλλον ενδιαφέρον, το οποίο “δανείστηκα” για κάτι διαφορετικό.
Αλληλεπιδρώ δεν σημαίνει κάνω αντιγραφή! Παίρνω την δική σου ιδέα, που δεν με είχε ποτέ απασχολήσει και κτίζω κάτι παραδίπλα…
Να είσαι καλά.
Καλημέρα Διονύση. Πολύ Καλή.
Μια άλλη λύση:
Καλησπέρα Διονύση.
Ενδιαφέρουσα ιδέα με αφορμή την ανάρτηση του Μίλτου.
Στη λύση, δεν ισχύει εφθ=R/(OK); Έχεις γράψει R/L. Αν το βλέπω καλά.
Μου αρέσει που στο τέλος έγραψες: …η σφαίρα … ΔΕΝ έχει δυναμική ενέργεια εξαιτίας της κίνησής της στο μαγνητικό πεδίο. !!
Γιώργο και Γρηγόρη καλό μεσημέρι και σας ευχαριστώ για το σχολιασμό.
Ευχαριστώ και την επιπλεον λύση (Γιώργο) και για την διόρθωση (Γρηγόρη).