web analytics

Πλάγιο επίπεδο: Μη μηδενικό έργο της κάθετης δύναμης

Γιατί μας ενδιαφέρει Για να διαπιστώσουμε αν μια δύναμη εκτελεί έργο, ελέγχουμε αν το σημείο εφαρμογής της μετατοπίζεται ως προς το έδαφος ή μένει ακίνητο ως προς αυτό και όχι ως προς οποιοδήποτε τυχαίο σώμα. Εκτός κι αν παρατηρούμε την κίνηση από το Διάστημα.

image

Στο Σχήμα φαίνεται ένα σώμα \Sigma_1 που βρίσκεται πάνω σε ένα σώμα \Sigma_2, το οποίο έχει τη μορφή σφήνας. Τα δύο σώματα έχουν ίσες μάζες. Μεταξύ των δύο σωμάτων καθώς και μεταξύ του σώματος \Sigma_2 και του δαπέδου δεν υπάρχουν τριβές. Αν αφήσουμε ελεύθερο το \Sigma_1 θα κινηθεί κατά μήκος του πλάγιου επιπέδου. Συγχρόνως το \Sigma_2 θα κινηθεί προς τα δεξιά, πάνω στο οριζόντιο επίπεδο. Το πλάγιο επίπεδο σχηματίζει γωνία 45 ^\circ με την οριζόντια διεύθυνση.

(α) Να αποδείξετε ότι v_{1x} = v_2, όπου v_{1x} είναι τo μέτρο της οριζόντιας συνιστώσας της ταχύτητας του \Sigma_1 και v_2 είναι το μέτρο της ταχύτητας του \Sigma_2.

(β) Να αποδείξετε ότι v_{1y} = 2 v_{1x}, όπου v_{1y} είναι το μέτρο της κατακόρυφης συνιστώσας της ταχύτητας του \Sigma_1.

(γ) Να αποδείξετε ότι K_2 = \frac{1}{5}K_1, όπου K_1 και K_2 είναι η κινητική ενέργεια του \Sigma_1 και του \Sigma_2 αντίστοιχα.

(δ) Να αποδείξετε ότι το έργο της κάθετης δύναμης \vec{N} που ασκείται από το πλάγιο επίπεδο στο \Sigma_1 είναι:

W_N =-\frac{1}{6}\, \Delta U_1

όπου \Delta U_1 η μεταβολή της δυναμικής ενέργειας του \Sigma_1.

Οι απαντήσεις υπάρχουν εδώ: Κίνηση σε πλάγιο επίπεδο: Μη μηδενικό έργο της κάθετης δύναμης – Πρότυπα Θέματα Φυσικής

Loading

Subscribe
Ειδοποίηση για
11 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Διονύσης Μάργαρης
Αρχισυντάκτης
22/06/2025 8:49 ΠΜ

Καλημέρα Ανδρέα.
Γράφοντας στον τίτλο “κάθετη δύναμη” εννοείς βέβαια κάθετη δύναμη στην επιφάνεια, όχι “κάθετη δύναμη στην μετατόπιση” που αυτή δεν παράγει έργο.
Η… άλλη παράγει και παραπαράγει. π.χ. ας δούμε τα σχήματα:
comment image
Στο πρώτο ένα κιβώτιο σε ένα ασανσέρ που ανεβαίνει επιταχυνόμενο.
Στο δεύτερο σχήμα ένα μικρό κουτί στον προφυλακτήρα ενός επιταχυνόμενου αυτοκινήτου.
Δεν πρέπει οι μαθητές να συγχέουν την κάθετη δύναμη σε μια επιφάνεια και την δύναμη που είναι κάθετη στην μετατόπιση, η οποία δεν παράγει έργο.

Τελευταία διόρθωση9 μήνες πριν από Διονύσης Μάργαρης
Αποστόλης Παπάζογλου
Διαχειριστής

Καλημέρα Ανδρέα. Ο αρχικός τίτλος της ανάρτησης ήταν πολύ μεγάλος και αυτό δημιουργεί προβλήματα στην εμφάνιση της πρώτης σελίδας. Αυτός είναι ο λόγος που περικόπηκε. Ας φροντίζουμε οι τίτλοι των αναρτήσεων να μην είναι μακροσκελείς.

Αποστόλης Παπάζογλου
Διαχειριστής

Ανδρέα κοίταξε την “παραφωνία” στην εμφάνιση της πρώτης σελίδας, λόγω του μακροσκελέστατου τίτλου της προηγούμενης ανάρτησής σου.

comment image

Την ευθύνη για τη λειτουργία και εμφάνιση της σελίδας τη φέρει η ομάδα διαχείρισης. Σε ευχαριστώ.

Τελευταία διόρθωση9 μήνες πριν από Αποστόλης Παπάζογλου
Χατζηευσταθίου Στέφανος

Ανδρέα μπράβο, είναι σταθερά ένα ενδιαφέρον και χρήσιμο θέμα. Το έργο της κάθετης δύναμης είναι πολύ συχνά διάφορο του μηδενός, όπως παρατηρεί και ο Διονύσης, αλλά εδώ έχει ξεχωριστό ενδιαφέρον!
Έχω κάνει παλαιότερα μια σχετική ανάρτηση “εδώ“.

Βαγγέλης Κουντούρης

Καλό μεσημέρι σε όλους (γράφω από άθλιο κινητό, διότι ο άθλιος υπολογιστής μου είναι συνεργείο) Ανδρέα, συμφωνώ με τον Διονύση, μια δύναμη (ή μια συνιστώσα της) ούτε προσφέρει ούτε αφαιρεί ενέργεια στο σώμα που ασκείται (αποφεύγω το + και το -, διότι με διαβάζει ο Βαγγέλης…) μόνο όταν είναι κάθετη με τη μετατόπιση του σημείου εφαρμογής της, όχι όταν είναι κάθετη με τον Θεό, ο οποίος είναι και παντού…

Θοδωρής Παπασγουρίδης

Καλημέρα, ενδιαφέρουσα η συζήτηση

Θα συμφωνήσω με τον Βαγγέλη, ο οποίος συμφωνεί με τον …..

κάτι σαν την μακριά γαϊδούρα δηλαδή….

μόνο όταν είναι κάθετη με τη μετατόπιση του σημείου εφαρμογής της, όχι όταν είναι κάθετη με τον Θεό, ο οποίος είναι και παντού…”

Η “κάθετη δύναμη” δεν ορίζεται μονοσήμαντα….

Μόνο η “κατακόρυφη δύναμη” έχει μονοσήμαντη σημασία…

Προφανώς δεν γράφω κάτι νέο, ούτε άγνωστο στους έμπειρους συνομιλητές…

Γι αυτό ίσως δεν κατανοώ τον λόγο μιας τέτοιας ανάρτησης, όπως δεν είχα κατανοήσει την “διατήρηση” της μηχανικής ενέργειας παρουσία τριβής ολίσθησης,
η οποία εξουδετερώνεται από άλλη εξωτερική δύναμη…

Κωστας Γεωργακοπουλος

Γιά την κάθετη δύναμη θα πρότεινα τον όρο πιέζουσα δύναμη που νομίζω ότι αποδίδει καλλίτερα τα χαρακτηριστικά της .Επίσης μία δύναμη δεν παράγει έργο αν δεν μετακινει το σημείο εφαρμογής της ή αν είναι διαρκώς κάθετη στην ταχύτητα ( μηδενική ισχύς) .Αυτή η ορολογία παραπέμπει καλλίτερα στους υπολογισμούς για συγκεκριμένο παρατηρητή ( σύστημα αναφοράς) και η έννοια της ταχύτητας είναι πιό προσιτή από την μετατόπιση ειδικά ως προς παρατηρητή