1. Επειδή η κίνηση του αυτοκινήτου είναι ομαλή, ισχύει:

Transcript

1 Κεφάλαιο Επειδή η κίνηση του αυτοκινήτου είναι ομαλή, ισχύει: s 120 υ = - ή - υ = t 4 m / s ή - v=30m/s.?n / Για τα αντίστοιχα διαγράμματα έχουμε: u(m/s)>. ψ.. s(m)> ι ί>:;.. 2. Το τρένο βρίσκεται πάνω στη γέφυρα για χρόνο t, ο οποίος είναι: s + ^. s + e υ = η t = η t = s ή t = 200s t υ Α. Το ζητούμενο διάστημα υπολογίζεται από το άθροισμα των αντίστοιχων εμβαδών: S=Ej+E 2 ή S=1010m+20-20m ή S=500m. τ, - s, - 50,- Β. υ = - η υ = η υ = 12,5m t 4

2 Γ. 4. Α. Α I 4- «ι «2 Β ι -t t=0 t=0 Αυτοκίνητο (Α): υ ( = ή χ = ι> t (1) Αυτοκίνητο (Β): υ 2 = s - χ ή s - χ = υ 2 ί (2) Προσθέτω κατά μέλη τις (1) και (2) και βρίσκω: X+Syl('=V l t + V2t ή s=^^2)t ή t = s ή t = υ] + υ Η συνάντηση των δύο αυτοκινήτων γίνεται στο σημείο Σ] απέχει από το Α απόσταση x για την οποία ισχύει: χ =υ! t ή x=10-40m ή x = 400m. Β. Τα ζητούμενα διαγράμματα είναι: s(m). 40s που Min/s),

3 5. Α. Αν ο ζητούμενος χρόνος είναι t, ο μοτοσυκλετιστής και το περιπολικό διανύουν μέχρι την ουνάντηοή τους διάστημα: S., = υ π t και S M = υ μ t αντίστοιχα. Με την αφαίρεση των σχέσεων αυτών κατά μέλη έχω: Sn - 8μ = (υπ-υμ)ί ή d = (υπ -υμ)1 η t = d = 500 s ή t = 50s υ π - υ μ Β. Το ζητούμενο διάστημα είναι: S n =w n t = 30-50m ή 8 π = 1.500m. 6. Από τη σύγκριση της σχέσης x=10t με την εξίσωση της κίνησης χ = υί της ευθύγραμμης ομαλής κίνησης, συμπεραίνουμε ότι ο ποδηλάτης κινείται ευθύγραμμα και ομαλά με ταχύτητα υ = 10m/s. Έτσι το ζητούμενο διάγραμμα είναι: i'<m ΌΛ Το ζητούμενο διάστημα είναι ίσο με: s =υ t = 10-5m ή s = 50m, δηλαδή ίσο με το αντίστοιχο εμβαδόν Ε. 7. Α. Η αρχική ταχύτητα είναι υ 0 = 0 και έτσι ισχύει: υ = at ή υ = 2 15πι/8 ή υ =30m/s. Β. Η απόσταση που διανύει ο μοτοσυκλετιστής είναι: s = at =--215 ra ή s = 225m A. To ζητούμενο διάστημα είναι ίσο με το αντίστοιχο εμβαδό. Δηλαδή: s = Ε = 10 20m ή s = 100m. Β. Από το διάγραμμα συμπεραίνουμε ότι η κίνηση είναι ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη, χωρίς αρχική ταχύτητα, με επιτάχυνση Δυ , ο α - - = m/s η α = 2m / s. At 10

4 Έτσι το ζητούμενο διάστημα s, είναι: - 1 at, 2 s = s 2 s i = 2 at, 2 = m - 2 l 2 m ή s = 3m ζίου. Δηλαδή: s = 20m ή s = 400m., s 400,. - 40, Β. Η μεση ταχύτητα υ είναι: υ = = -^-m/s ή υ = m/s. 10. Από τη σύγκριση της σχέσης υ = 8+2ί με την εξίσωση υ = υ 0 +αι, συμπεραίνουμε ότι η κίνηση του αυτοκινήτου είναι ευθύγρμμη ομαλά επιταχυνόμενη με αρχική ταχύτητα u 0 = 8m/s και επιτάχυνση a = 2m/s 2. Έτσι για το ζητούμενο διάστημα έχουμε: S = S s 2 = υ 0 ί at 4 V2 at, ή s = υ 0 (ί 4 - t 2 ) + ^-a(t t 2 2 ) ή s = 8(4-2) + ^ 2(16-4) m ή s = 28m 11. υ( in/s)ai 50 I / («) ' A. To ζητούμενο διάστημα είναι ίσο με το εμβαδόν του τραπε- ji- /; <m 48» *2 em Α. Η κοινή ταχύτητα προσδιορίζεται ως το σημείο τομής των δύο γραφικών παραστάσεων υ = υ(1) για τα δύο κινητά. Έτσι βλέπουμε ότι τη χρονική στιγμή t =6s η κοινή ταχύτητα των δύο κινητών είναι u = 30m/s. Β. Το διάστημα που διένυσε το κινητό (α) σε 10s δίνεται και από το εμβαδόν του αντίστοιχου τριγώνου. a 10 Δηλαδή: s, = j 10 50m ή s, = 250m. t(s)

5 Αντίστοιχα το διάστημα που διένυσε το κινητό (β) σε 10s δίνεται και από το εμβαδόν του αντίστοιχου παραλληλόγραμμου. Δηλαδή: s 2 = 10-30m ή s 2 = 300m. Αρα το κινητό (β) προηγείται του κινητού (α) τη χρονική στιγμή t = 10s κατά s = 300m -250m ή s = 50m. Γ. Έστω t η χρονική στιγμή κατά την οποία συναντώνται τα δύο' κινητά. Προφανώς τότε θα έχουν διανύσει ίσα διαστήματα, δηλαδή θα γίνει: 50 = 30t ή 10t - 50 = 6t ή t = 12,5s. 12. Η κίνηση του αυτοκινήτου από το Α έως το Β είναι ομαλά επιταχυνόμενη με αρχική ταχύτητα υ Α. Έτσι θα ισχύει: υ Β = + υ Α at ή 30 = υ Α +10α (α) και ΑΒ = u A t + at ή 200 = υ Α 10 + α 100 (β) Οι εξισώσεις (α) και (β) αποτελούν σύστημα δύο εξισώσεων από την επίλυση του οποίου βρίσκονται η επιτάχυνση α και η ταχύτητα υ Α. Η (α) μπορεί να γραφεί: υ Α =30-10α (γ) και με αντικατάσταση στη (β) έχουμε: 200 = (30-10α) α ή α = 2m/s 2. - Αντικαθιστώντας την επιτάχυνση α στη σχέση (γ) βρίσκουμε: υ Α = ( )m/s ή u A =10m/s. 13. Το κινητό θα κινηθεί επί 0,7s με την ταχύτητα υ 0 που εκινείτο στην αρχή, διανύοντας διάστημα s, =\) 0 t, = 20.0,7m ή s, = 14m. Έτσι μέχρι το εμπόδιο υπάρχει διάστημα s = (50-14)m ή s = 36m. Το διάστημα που θα διανύσει το αυτοκίνητο μέχρι να μηδενιστεί η ταχύτητά του μπορεί να είναι: 2 υ s m max = = ^ 7 : η S max = 20m. 2α 2-10 Επειδή s max <s θα αποφευχθεί η σύγκρουση του αυτοκινήτου με το εμπόδιο. 14. Για να περάσει ολόκληρο το τρένο πάνω από τη γέφυρα πρέπει να κινηθεί κατά {( + s)m. Το διάστημα αυτό το τρένο θα το διανύσει επιταχυνόμενο με επιτάχυνση α = 2m/s 2, έχοντας αρχική ταχύτητα 1, 1, u 0 = 20m/s. Έτσι θα ισχύει: (Ρ, + s) = υ 0 t + α t ή = 20t + 2t.

6 Από την επίλυση της δευτεροβάθμιας εξίσωσης βρίσκουμε t, = -25s που απορρίπτεται και t 2 = 5s που είναι η δεκτή λύση. 15. Α. Όταν τα κινητά συναντηθούν θα έχουν διανύσει ίσα διαστήματα. Δηλαδή: x! = x 2 ή 10t=4t 2 ή 4t =10 ή t =2,5s. Β. Από τις εξισώσεις κίνησης συμπεραίνουμε ότι το πρώτο όχημα κάνει ευθύγραμμη ομαλή κίνηση με σταθερή ταχύτητα υ^ιοιη/s, ενώ το δέντρο ομαλά επιταχυνόμενη με υ 0 = 0 και a = 8m/s 2. Έτσι τα ζητούμενα διαγράμματα είναι: n(ni/s)a ν(ιιι)>ι Χ / l> 2 =/ (t) x Χ, r* λ /»l= '(f) "ι= '(0 2.=; -> L(S) ν t(s) 16. Α. Στη διάρκεια των lis ο δρομέας διανύει διάστημα 3 ολ Ι Έτσι η μέση ταχύτητα του είναι: 3 m ή S o) = 81m. - S θλ ;ι m / s ή υ = 7,36m / s. t 11 Β. Για τα πρώτα 3s ο δρομέας επιταχύνεται με επιτάχυνση α, = Δυ 9-0 At j, 2 m / s~ η α, = 3m / s, ενώ τα τελευταία 3s επι- Δυ 3 2.,2 βραδύνεται με επιβράδυνση «2 - ^ m s ' Ί α 2 im / s. 17. Α. Από τις εξισώσεις της επιβραδυνόμενης κίνησης έχουμε: υ = υ 0 - a t ή -y- = υ 0 - a t ή 5 = 10-2t ή t = 2,5s

7 1 2 και s = v 0 t - at ή s = ,5--2-2,5-2, m ή s = 18,75m. > Β. Από τη σχέση u = D 0 -at θέτοντας υ = 0 βρίσκουμε για το ζητού- n.. υ 10 ο ι μενο χρονο: 0 = υ 0 - a t η t = = s ή t = 5s. α 2 Για το ζητούμενο διάστημα (μέγιστο) έχουμε: - V s max 2 α 2 2 m Sma " ~ 25m. 18. Α. Αν μέχρι τη συνάντηση το αυτοκίνητο κινήθηκε κατά ts, ο μοτοσυκλετιστής χρειάστηκε για να το φτάσει χρόνο (t - 4)s διανύοντας προφανώς το ίδιο διάστημα. Έτσι έχουμε: 1 ] 2 s «= α ι t και δμ = a 2 (t - 4). Αλλά s a 8 μ, δηλαδή: α ι t 2 = ~ α 2( ι ~ ή l»6t 2 = 2,5^t tj από την επίλυση της οποίας βρίσκουμε για το ζητούμενο χρόνο t = 20s 4 και* s 1,8 που απορρίπτεται ως μικροτερος του 4s. Επίσης 1 9 s = β μ = s a = 1,6 20 m ή s = 320m. Β. Για τις ταχύτητες του αυτοκινήτου ",m/s) και του μοτοσυκλετιστή- έχουμε: u a = a, t = l,6-20m/s ή υ α = 32m/s και υ μ = α 2 (t - 4) = 2,5 (20-4)m/s ή υ μ = 40m/s. Για τη ζητούμενη μέση ταχύτητα υ του αυτοκινήτου έχουs 320 με: υ = - m / s ή υ = 16m / s. t 20 Γ. Τα διαγράμματα υ = f(t) και s = f(t) είναι:

8 19. Α. Στο χρονικό διάστημα: 0 < t < 5s η κίνηση που εκτελεί το κινητό είναι ομαλά επιταχυνόμενη με αρχική ταχύτητα υ 0 =10πι/5. Στο χρονικό διάστημα: 5s < t < 15s η κίνηση είναι ομαλή με σταθερή ταχύτητα υ = 20m/s. Στο χρονικό διάστημα: 15s <t <20s η κίνηση που εκτελεί το κινητό είναι ευθύγραμμη ομαλά επιβραδυνόμενη με επιβρά- Δυ 2., δυνση αϊ = = 4m / s μέχρι μηδενισμού της ταχύτητας του. Κατόπιν το κινητό αλλάζει φορά κίνησης και επιταχύνεται - Δυ - Λ ι 2 με την ιδια επιτάχυνση α m / s. Β. Η επιτάχυνση του κινητού στο χρονικό διάστημα 0 < t < 5s είναι: Δυ υ, - υ Α 20-10, 2 -,, 2 α = = = m / s = 2m / s z. At t x t A 5-0 Γ. To διάστημα που διανύει το κινητό προσδιορίζεται από το εμβαδόν που περικλείεται από τη γραφική παράσταση και τον άξονα των χρόνων m = ( )m = 375m 1, Η μετακίνηση του κινητού είναι: Δχ = ( )m ή Δχ = 25πι. Προσέξτε τη διαφορά μεταξύ του διαστήματος και της μετακίνησης....,, - s 375, - Δ. Η μεση ταχύτητα του κινητού είναι: υ = = m / s ή υ = 15m / s.