ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΥ ΦΥΣΙΚΗΣ 2016

Transcript

1 ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΥ ΦΥΣΙΚΗΣ 2016 (Σ). Αρκεί οι δυνάμεις να είναι ομόρροπες. (Ίδια διεύθυνση και ίδια φορά) (Λ). Στο κενό τα σώματα πέφτουν με τον ίδιο τρόπο, ανεξάρτητο του βάρους ή των διαστάσεων ή της υφής. (Εξάρτηση μόνο από το g! ) (Λ). Εδώ ο 1 ος νόμος του Νεύτωνα αποφασίσει! ευθ. ομαλή κίνηση), τότε συνισταμένη F ολική = 0 Όταν ένα σώμα ισορροπεί (ακινησία ή (Λ). Πονηρή ερώτηση! Η πίεση δεν είναι διάνυσμα και επομένως ΔΕΝ έχει κατεύθυνση και φορά, παρά μόνο μέτρο. (Η δύναμη είναι κάθετη στην επιφάνεια, όχι η πίεση) (Λ). Απαγορεύεται από τον 3 ο νόμο του Νεύτωνα, γνωστό και ως νόμος δράσης αντίδρασης (Λ). Η αλληλεπίδραση δεν απαιτεί την επαφή. Για παράδειγμα ο ήλιος και η γη αλληλεπιδρούν από απόσταση... (Λ). Η μάζα ενός σώματος δεν αλλάζει όπου και να φανταστούμε ότι βρίσκεται το σώμα. Το βάρος μειώνεται λόγο μείωσης του g!

2 (Λ). Ισορροπία σημαίνει ακινησία ή ευθύγραμμα ομαλή κίνηση (Λ). Ο Hooke μας είπε ότι οι παραμορφώσεις και οι δυνάμεις που τις προκαλούν έχουν σχέση αναλογίας. (Λ). Ο 3 ος νόμος του Νεύτωνα λέει ότι οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης είναι πάντα αντίθετες. Απλά! Η βάρκα δεχόμενη την δύναμη από το tanker λόγω κρούσης, θα γίνει κομμάτια ενώ το tanker δεχόμενο την αντίθετη δύναμη θα τη νοιώσει σαν χάδι. (Λ). Σκέψου το καντήλι. Το λάδι έχει μικρότερη πυκνότητα και επικάθεται στο νερό μιας και δεν αναμιγνύεται (Σ). (Λ). Μόνο ελκτικές! Έχουν φορά προς το κέντρου του σώματος που έλκει. Αν για παράδειγμα έλκει η Γη, τότε το βάρος έχει φορά προς το κέντρο της Γης (Σ). Καθώς απομακρυνόμαστε από την επιφάνεια της Γης, μειώνεται το g άρα και το βάρος αφού Β = m. g (να θυμάμαι: m=σταθερά, αφού εκφράζει ποσότητα ύλης )

3 (Λ). Η δύναμη είναι η άνωση. Όμως Άρα η άνωση δεν θα μεταβληθεί εφόσον ο δύτης θα συνεχίσει να είναι βυθισμένος πλήρως. Άμα βγάλει για παράδειγμα- έξω από το νερό το κεφάλι και τα χέρια του, τότε μειώνεται ο και επομένως θα μειωθεί και η άνωση. (Σ). Δύσκολη ερώτηση, αφού στα παιδιά δεν διδάσκουμε την πλεύση. Η ισορροπία επιβάλει : Η τελευταία σχέση λέει ότι άμα αυξηθεί η πυκνότητα του υγρού, θα μειωθεί ο βυθισμένος όγκος. Δοκιμάστε στο σπίτι σας προσθέτοντας 6-7 κουταλάκια αλάτι στο ποτήρι και θα δείτε το αυγό να ανεβαίνει (δοκιμάστε με ωμό αυγό, που αρχικά θα είναι στο πυθμένα ) (ΣΛ). Η στατική ναι κάποιες φορές. Παράδειγμα στο λύκειο η στατική τριβή μπορεί να έχει τη φορά της κύλισης Στο γυμνάσιο έχουμε το περπάτημα, όπου η στατική τριβή έχει τη φορά κίνησης του σώματος, αλλά το πέλμα μας δεν κινείται κατά τη διάρκεια της επαφής με το έδαφος, τότε δηλαδή που η στατική εμφανίζεται! Η ερώτηση θέλει υποστήριξη. (Σ). Βεβαίως! Το βάρος είναι ίσο με B=m.g και το g είναι ίδιο είτε μέσα, είτε έξω (Λ). Είμαστε όρθιοι και αυτό σημαίνει το βάρος μας κατανέμεται σε μια επιφάνεια μικρή όση αυτή των πελμάτων μας, άρα μεγαλύτερη πίεση. Δηλαδή μεγαλύτερη παραμόρφωση του στρώματος. (Λ). Όλοι οι μαθητές ξέρουν ότι, επομένως υπάρχει έλξη, αφού το g εκφράζει πόσο ισχυρό είναι ένα ελκτικό βαρυτικό κέντρο.

4 (Λ). Όχι πάντα! Μπορεί να κάνει ευθ. ομαλή κίνηση λέει ο 1 ος νόμος του Νεύτωνα (Σ). Αν διαφωνείται με την απάντησή μου, απλά προσπαθήστε να περπατήσετε σε πάγο ή σε μια λεία επιφάνεια που μόλις σφουγγαρίστηκε με σαπουνάδα. Προσοχή! Μη δοκιμάσετε (Σ). Το θέμα αυτό διδάσκεται σε όλα τα σοβαρά σχολεία Κόκκινη = ασκείται στο νερό από το κουπί. Μπλε = ασκείται στο κουπί από το νερό και αυτό εξηγεί γιατί η βάρκα κινείται προς τα δεξιά (Λ). Εδώ τα πράγματα αγρίεψαν! Έστω ότι στο σώμα ασκούμε μια κατακόρυφη δύναμη F προς τα κάτω. Τότε λόγω ισορροπίας ισχύει : F N = F + B Άρα F N B Κλασσική περίπτωση όπου F N B έχουμε στο κεκλιμένο επίπεδο ( μιλάμε για λύκειο! ) (Σ). βαρυτικό πεδίο) τότε Α=0 δηλαδή δεν υπάρχει άνωση. προφανώς όταν g=0 (g=0 σημαίνει δεν υπάρχει Μη φύγετε, έχει συνέχεια με ασκήσεις.

5 1. ΑΣΚΗΣΗ με τρία ερωτήματα (απλή) Απάντηση : Είτε ανεβαίνει, είτε κατεβαίνει, είτε ό,τι είτε, εμείς θα σχεδιάσουμε το βάρος. Έχουμε άλλες δυνάμεις από απόσταση; Όχι. Έχουμε δυνάμεις από επαφή; Όχι. Λοιπόν! Τελειώσαμε. Απάντηση : Βάρος στη μπάλα και δύναμη από το χέρι οριζόντια και αντίθετη της δύναμης που δέχεται το χέρι, λόγω 3 ου νόμου Νεύτωνα. Απάντηση: Σχεδιάζουμε μόνο το βάρος. Τίποτε άλλο! Σημείωση : Στη 1 η άσκηση, δεν λαμβάνουμε υπόψη τριβές ή την δύναμη της άνωσης 2. Άσκηση (απλή) Απάντηση : (α), διότι οι δύτες βρίσκονται στο ίδιο βάθος και P υδρ =ρ.g.h!

6 3. Άσκηση (για πολύ-πολύ καλούς που έχουν εκπαιδευτεί όμως ) α. σε ύψος h=0 η πίεση δεν μπορεί να είναι άλλη από την ατμοσφαιρική. Ο πίνακας τιμών λέει ότι σε ύψος μηδέν η πίεση είναι P atm = Pa = 10 5 Pa β. 80 P (x10 4 Pa) h (m) 5 9 Το διάγραμμα θα έχει τη μορφή του σχήματος. Στο σχήμα δεν εμφανίζω παρά μόνο ελάχιστες τιμές (10,0) (40,5) και (80,9). Η άσκηση θέλει το διάγραμμα Ρ-h και εξ αυτού επέλεξα ως κατακόρυφο άξονα τον Ρ και οριζόντιο τον h.

7 γ. Στο δοχείο έχουμε δυο υγρά. Το πρώτο είναι έως βάθος 5 m και το δεύτερο από τα 5 m έως το βάθος των 9 m. Αυτό συμβαίνει διότι έχουμε δυο πλάγια ευθύγραμμα τμήματα στο διάγραμμα. Αυτά τα ευθύγραμμα τμήματα οριοθετούνται από τους αριθμούς βάθους 0 m, 5 m και 9 m. Αν είχαμε ένα πλάγιο ευθύγραμμο τμήμα, τότε θα είχαμε ένα υγρό και το μοναδικό πλάγιο ευθ. τμήμα θα δικαιολογούσε την σχέση αναλογίας μεταξύ υδροστατικής πίεσης και βάθος h. δ. Δέχομαι χωρίς άλλους υπολογισμούς (*)- ότι το υγρό που βρίσκεται σε βάθος 0-5 m έχει μικρότερη πυκνότητα από το υγρό που βρίσκεται από 5-9 m, διότι το πρώτο επικάθεται στο δεύτερο. (σκέψου λάδι-νερό στο καντήλι). Επειδή συμπεραίνουμε ότι στα 7m η άνωση είναι μεγαλύτερη από το βάθος στα 2m λόγω μεγαλύτερης πυκνότητας του υγρού που υπάρχει σε βάθος 7 m και μόνο εξ αυτού του λόγου! 4. Άσκηση( για πολύ λίγους που έχουν ξεφύγει από τα γήινα!)

8 Λύση άσκησης h 2 h 1 h 2 Ο πλανήτης Χ Ο πλανήτης Γη Δίνουμε μαθηματικό χαρακτήρα στη παραπάνω πρόταση : (1) Δίνουμε μαθηματική έκφραση και στην πρόταση ii : (2) Απαντήσαμε στο ερώτημα β και αποκαλύφτηκε ότι ο πλανήτης Χ έχει διπλάσιο g σε σχέση με τη Γη. Επομένως ο πλανήτης αυτός έχει μεγαλύτερη μάζα από τη Γη και το πρόβλημά μας τώρα είναι να εξηγήσουμε γιατί αυτός ο πλανήτης έχασε την ατμόσφαιρα που είχε! ( αστειεύομαι) Η απάντηση στο πρώτο ερώτημα, σχετικά με τη διαφοροποίηση των πιέσεων στα διάφορα βάθη ανάμεσα στον πλανήτη Χ και τη Γη, πρέπει να την ψάξουμε στους παράγοντες που διαμορφώνουν τις τιμές των πιέσεων και πουθενά αλλού. Ισχύει : Επομένως οι διαφορές οφείλονται στα διαφορετικά g και στο γεγονός ότι υπάρχει ατμόσφαιρα ουσιαστικά μόνο στη Γη. ( Μη ξεχνάμε ότι η πυκνότητα υγρού ρ είναι ίδια και αναφερόμαστε σε ίσα βάθη h, οπότε αυτούς τους παράγοντες δεν τους μνημονεύουμε!) Άντε τώρα να δούμε και το τελευταίο ερώτημα του διαγωνισμού

9 Ερώτημα γ Δύναμη και επιφάνεια «παντρεύονται» με κουμπάρο την πίεση. Έτσι : (3) Εφαρμόζουμε τη σχέση (3) μια φορά για τα δεδομένα του πλανήτη Χ και μια φορά για τα δεδομένα της γης (Στη γη υπάρχει ατμόσφαιρα!) Πλανήτης Χ : Πλανήτης Γη : Συνεχίζουμε Σχόλιο στη μαθηματική διαχείριση του γ ερωτήματος : Όταν θες να συγκρίνεις δυο μεγέθη, τότε διαιρείς κατά μέλη όμοιες εξισώσεις στις οποίες τα μεγέθη εμφανίζονται εξαρτώμενα από άλλα μεγέθη, που γνωρίζεις τη σχέση τους ή τις τιμές τους (Δόγμα!!!) (*) κάπου στη 3 η άσκηση άφησα μια εκκρεμότητα. Έγραψα ότι το υγρό που βρίσκεται μέχρι βάθους 5m, έχει πυκνότητα μικρότερη συγκριτικά με αυτή του υγρού που είναι μετά τα 5m. Αυτό έχει εξήγηση μαθηματική! Όταν έχεις ένα διάγραμμα P-h, η κλίση του γραφήματος στο διάγραμμα εκφράζεται από τη σχέση ΔΡ/Δh. Όμως P=ρ.g.h ΔP/Δh = ρ.g μεγαλύτερο ρ σημαίνει και μεγαλύτερη κλίση, πράγμα που στο διάγραμμα επιβεβαιώνεται. Υστερολόγιο : Πιστεύω ότι ένα παιδί της Β γυμνασίου με στρωμένο διάβασμα μπορεί να ανταποκριθεί στις 25 ερωτήσεις του διαγωνισμού και στις δυο πρώτες ασκήσεις. Οι τελευταίες ασκήσεις απαιτούν εκπαίδευση που τα παιδιά δεν έχουν. Βέβαια τα παιδιά πριν γράψουν- κάνουν ορισμένα μαθήματα πάνω σε προχωρημένα θέματα, σαν αυτά που απαιτούν οι ασκήσεις 3 και 4 και στη συνέχεια ο διαγωνισμός ζητά να δει ποιο παιδί μπορεί να εφαρμόσει αυτά που διδάχτηκε πρόσφατα. Εξάλλου ο διαγωνισμός ψάχνει τα ταλέντα