web analytics

Χάσιμο επαφής ράβδου

Screenshot 22

Οι κατακόρυφοι παράλληλοι και αγώγιμοι αγωγοί πολύ μεγάλου μήκους Αy1 και Γy2 απέχουν μεταξύ τους απόσταση d=1m και στηρίζονται στο έδαφος σε βάση από μονωτικό υλικό. Στο άκρο Α αρθρώνεται μια ομογενής και ισοπαχής αγώγιμη ράβδος ΑΓ το άλλο άκρο της οποίας ακουμπά στο άκρο Γ του αγωγού Γy2.

Η ράβδος ΑΓ έχει μάζα m2=0,2Kg, μήκος L=1m, ωμική αντίσταση R2=1Ω και μπορεί να περιστρέφεται γύρω από την άρθρωση στο σημείο A χωρίς τριβές. Η ράβδος ΑΓ βρίσκεται  σε περιοχή όπου υπάρχει ομογενές μαγνητικό πεδίο μέτρου έντασης  Β2 =2Τ.

 

Η αγώγιμη ράβδος ΚΛ μήκους L=1m είναι συνεχώς σε επαφή με τους κατακόρυφους αγωγούς Αy1 και Γy2 και βρίσκεται σε ομογενές μαγνητικό πεδίο έντασης Β1=3Τ όπως φαίνεται στο σχήμα. Η ράβδος ΚΛ έχει αντίσταση R1=2Ω και μάζα m1=0,4Kg.

Κάποια στιγμή που θεωρούμε t0=0 αφήνουμε τη ράβδο KΛ ελεύθερη να κινηθεί και μετά από λίγο αποκτά οριακή ταχύτητα. Τη στιγμή που αποκτά οριακή ταχύτητα η ράβδος ΑΓ στο σημείο Γ μόλις που δεν ακουμπά με τον κατακόρυφο αγωγό Γy2 και συνδέεται αγώγιμα με αυτόν μέσω ενός αβαρούς καλωδίου όπως φαίνεται στο σχήμα 1.

i. Να βρείτε το ρεύμα που διαρρέει τον αγωγό ΚΛ όταν αποκτήσει οριακή ταχύτητα καθώς και την τιμή της οριακής ταχύτητας.

ii. Να αποδείξετε ότι υπάρχει τριβή μεταξύ της ράβδου ΚΛ και των κατακόρυφων αγωγών Αy1 και Γy2 και να υπολογίσετε την τιμή της.

iii. Να βρείτε πως μεταβάλλεται η δύναμη στήριξης Ν που δέχεται η ράβδος ΑΓ στο σημείο επαφής της με τον κατακόρυφο αγωγό Γy2 σε συνάρτηση με την ταχύτητα του αγωγού ΚΛ. Κατόπιν να γίνει η γραφική παράσταση της δύναμης σε συνάρτηση με την ταχύτητα της ράβδου ΚΛ σε βαθμολογημένους άξονες.

iv. Να βρείτε την δύναμη της άρθρωσης τη στιγμή που η απόλυτη τιμή του ρυθμού μεταβολής της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας της ράβδου ΚΛ είναι ίση με το μισό της μέγιστης τιμής που αποκτά κατά απόλυτη τιμή.

v. Αν από την αρχική θέση η ράβδος ΚΛ διανύει απόσταση h=2/3 m μέχρι να αποκτήσει οριακή ταχύτητα, να βρείτε το ποσό ενέργειας που χάθηκε με μορφή θερμότητας σε κάθε αντιστάτη μέχρι τη στιγμή αυτή.

Δίνεται g=10m/s2

Απάντηση σε PDF  ή  σε WORD %ce%b1%ce%b1%ce%b1%ce%b11

Loading

Subscribe
Ειδοποίηση για
0 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια