νοεξαρτητοτεπλοεδειξφθινουσεσ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΑΡΜΟΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ (17-18) Αν το πλάτος μιας ελεύθερης ταλάντωσης συνεχώς μειώνεται, η ταλάντωση ονομάζεται φθίνουσα ή αποσβεννύμενη ταλάντωση. Όλες οι ταλαντώσεις στο μακρόκοσμο είναι φθίνουσες γιατί καμιά κίνηση δεν είναι απαλλαγμένη από τριβές και αντιστάσεις. Έτσι αν το σώμα συνεχίσει την ταλάντωσή του, χωρίς εξωτερική επέμβαση, το πλάτος της ταλάντωσης συνεχώς θα μειώνεται και μετά από ορισμένο χρόνο θα σταματήσει. Η απόσβεση (ελάττωση του πλάτους) οφείλεται σε δυνάμεις που αντιτίθενται στην κίνηση. Οι δυνάμεις αυτές μεταφέρουν ενέργεια από το ταλαντούμενο σύστημα στο περιβάλλον. Ιδιαίτερη σημασία έχουν οι φθίνουσες ταλαντώσεις στις οποίες η αντιτιθέμενη δύναμη είναι ανάλογη της ταχύτητας (F = - b υ) To b είναι μια σταθερά που ονομάζεται σταθερά απόσβεσης και εξαρτάται από τις ιδιότητες του μέσου καθώς και από το σχήμα και το μέγεθος του αντικειμένου που κινείται. Ο ρυθμός με τον οποίο μειώνεται το πλάτος μιας ταλάντωσης εξαρτάται από την τιμή της σταθεράς b. α) Η περίοδος, για ορισμένη τιμή της σταθεράς b, διατηρείται σταθερή και ανεξάρτητη από το πλάτος. Όταν η σταθερά b μεγαλώνει το πλάτος της ταλάντωσης μειώνεται πιο γρήγορα και η περίοδος παρουσιάζει μια μικρή αύξηση που θεωρείται αμελητέα. β) Σε ακραίες περιπτώσεις στις οποίες η σταθερά απόσβεσης παίρνει πολύ μεγάλες τιμές, η κίνηση γίνεται απεριοδική, δηλαδή, ο ταλαντωτής, επιστρέφει στη θέση ισορροπίας χωρίς ποτέ να την υπερβεί. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να συμβεί αν το σύστημα ελατήριο σώμα βρισκόταν μέσα σ ένα παχύρρευστο υγρό. F = Λ t =Α, t= 1, e, 3,,.. κα Α Ακ T = = =e = σταθερο Α1 Α1 Ακ+ 1 (α1 Ε κ T Ε= DA κ, =e = σταθερο ( Ε κ+ 1 θde P = F = F υ= b υ dt WF = Ε=Ετελ Ε <Καρχ Σ F= ma Fma επ+ F Dx = b ma ma υ= b Dx + υ+ = ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΛΟΓΑΡΙΘΜΩΝ b ln( a ) = b ln( a) ln( ab ) = ln( a) + ln( b) ln( ab / ) = ln( a) ln( b) lna β ln(1) =, ln() e = 1, e = a, lnα= β α= e =, κτ,αελλbυτυκ) οτ) ιαητο ln( α) οριζεται οταν α> Το Λ είναι μια σταθερά που εξαρτάται από τη σταθερά απόσβεσης και τη μάζα του ταλαντούμενου σώματος. Λ=b/( m). Μονάδα μέτρησης έχει το s -1.
Φθίνουσες ταλαντώσεις Ερωτήσεις σχολικού: 17, 18, 19, 4, Ασκήσεις σχολικού: 3. Φθίνουσες ταλαντώσεις Θέματα Πανελληνίων ΘΕΜΑ 1 ο Α. Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Ένα σύστημα εκτελεί φθίνουσα ταλάντωση, στην οποία η αντιτιθέμενη δύναμη είναι ανάλογη της ταχύτητας. Τότε α. η μηχανική ενέργεια του συστήματος παραμένει σταθερή. β. το πλάτος της ταλάντωσης μειώνεται εκθετικά με το χρόνο. γ. η περίοδος του συστήματος μεταβάλλεται. δ. ο λόγος δύο διαδοχικών μεγίστων απομακρύνσεων προς την ίδια κατεύθυνση μειώνεται. Ομογ.. Σε μία φθίνουσα ταλάντωση ο λόγος δύο διαδοχικών μεγίστων απομακρύνσεων προς την ίδια κατεύθυνση παραμένει σταθερός. Στην περίπτωση αυτή το πλάτος της ταλάντωσης α. μειώνεται εκθετικά με το χρόνο. β. μειώνεται ανάλογα με το χρόνο. γ. παραμένει σταθερό. δ. αυξάνεται εκθετικά με το χρόνο. 3. Σε μια φθίνουσα ταλάντωση της οποίας το πλάτος μειώνεται εκθετικά με το χρόνο α. το μέτρο της δύναμης που προκαλεί την απόσβεση είναι ανάλογο της απομάκρυνσης. β. ο λόγος δύο διαδοχικών πλατών προς την ίδια κατεύθυνση δεν διατηρείται σταθερός. γ. η περίοδος διατηρείται σταθερή για ορισμένη τιμή της σταθεράς απόσβεσης. δ. το μέτρο της δύναμης που προκαλεί την απόσβεση είναι σταθερό. Επ. Ημερ. 4 4. Όταν ένα σύστημα εκτελεί φθίνουσα ταλάντωση στην οποία η αντιτιθέμενη δύναμη είναι ανάλογη της ταχύτητας, τότε α. η περίοδος μεταβάλλεται. β. η μηχανική ενέργεια παραμένει σταθερή. γ. ο λόγος δύο διαδοχικών μεγίστων απομακρύνσεων προς την ίδια κατεύθυνση αυξάνεται. δ. το πλάτος μειώνεται εκθετικά με το χρόνο. 5. Αν στον αρμονικό ταλαντωτή εκτός από την ελαστική δύναμη επαναφοράς ενεργεί και δύναμη αντίστασης F = - bυ, με b = σταθερό, το πλάτος της ταλάντωσης μεταβάλλεται με το χρόνο σύμφωνα με την εξίσωση (για Λ > ) α. Α = Α bt. β. A = A e Λt. γ. A = A e -Λt. δ. A =. Λt Ημερ. 5 6. Με την πάροδο του χρόνου και καθώς τα αμορτισέρ τα αυτοκινήτου παλιώνουν και φθείρονται α. η τιμή της σταθεράς απόσβεσης b αυξάνεται. β. η τιμή της σταθεράς απόσβεσης b μειώνεται. γ. το πλάτος της ταλάντωσης του αυτοκινήτου, όταν περνά από εξόγκωμα του δρόμου, μειώνεται πιο γρήγορα. Α
δ. η περίοδος των ταλαντώσεων του αυτοκινήτου παρουσιάζει μικρή αύξηση. Επαν. Ημερ. 5 7. Κατά τη φθίνουσα μηχανική ταλάντωση α. το πλάτος παραμένει σταθερό. β. η μηχανική ενέργεια διατηρείται. γ. το πλάτος μεταβάλλεται σύμφωνα με τη σχέση Α=Α o e Λt, όπου Λ θετική σταθερά. δ. έχουμε μεταφορά ενέργειας από το ταλαντούμενο σύστημα στο περιβάλλον. Ημερ. 7 8. Σε μια φθίνουσα ταλάντωση που η αντιτιθέμενη δύναμη είναι της μορφής F= bυ, με b σταθερό α. ο λόγος δύο διαδοχικών πλατών μειώνεται σε σχέση με το χρόνο. β. η περίοδος της ταλάντωσης εξαρτάται από το πλάτος. γ. το πλάτος παραμένει σταθερό σε σχέση με το χρόνο. δ. η περίοδος παραμένει σταθερή σε σχέση με το χρόνο. Εσπ. 7 9. Ένας ταλαντωτής τη χρονική στιγμή t 1 έχει ενέργεια ταλάντωσης Ε και πλάτος ταλάντωσης Α. Τη χρονική στιγμή t που έχει χάσει τα 3/4 της αρχικής του ενέργειας το πλάτος της ταλάντωσής του είναι: A 3A A A α.. β.. γ.. δ.. 4 4 3 Επαν. Ημερ. 7 1. Σε μια φθίνουσα ταλάντωση της οποίας το πλάτος μειώνεται εκθετικά με το χρόνο α. η ενέργεια του ταλαντωτή είναι συνεχώς σταθερή. β. η συχνότητα αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου. γ. ο λόγος δύο διαδοχικών μεγίστων απομακρύνσεων προς την ίδια κατεύθυνση διατηρείται σταθερός. δ. το πλάτος μειώνεται γραμμικά με το χρόνο. 11. Σε φθίνουσα μηχανική ταλάντωση της οποίας το πλάτος μειώνεται εκθετικά με τον χρόνο, για ορισμένη τιμή της σταθεράς απόσβεσης, η περίοδος της ταλάντωσης με την πάροδο του χρόνου α. αυξάνεται. β. διατηρείται σταθερή. γ. μειώνεται γραμμικά. δ. μειώνεται εκθετικά. 1. Σε μια φθίνουσα ταλάντωση στην οποία η δύναμη απόσβεσης είναι ανάλογη της ταχύτητας του σώματος, με την πάροδο του χρόνου α. η περίοδος μειώνεται. β. η περίοδος είναι σταθερή. γ. το πλάτος διατηρείται σταθερό. δ. η ενέργεια ταλάντωσης διατηρείται σταθερή. 13. Σε μια φθίνουσα ταλάντωση, όπου η δύναμη που αντιτίθεται στη κίνηση είναι της μορφής = bυ, όπου b θετική σταθερά και υ η ταχύτητα του ταλαντωτή, F αντ α. όταν αυξάνεται η σταθερά απόσβεσης η περίοδος μειώνεται. β. το πλάτος διατηρείται σταθερό. γ. η σταθερά απόσβεσης εξαρτάται από το σχήμα και το μέγεθος του αντικειμένου που κινείται.
δ. η ενέργεια ταλάντωσης διατηρείται σταθερή. Ημερ. 11 14. Σε μία φθίνουσα μηχανική ταλάντωση η δύναμη αντίστασης έχει τη μορφή F αντ = bυ. Αρχικά η σταθερά απόσβεσης έχει τιμή b 1. Στη συνέχεια η τιμή της γίνεται b με b > b 1. Τότε: α. Το πλάτος της ταλάντωσης μειώνεται πιο γρήγορα με το χρόνο και η περίοδός της παρουσιάζει μικρή μείωση. β. Το πλάτος της ταλάντωσης αυξάνεται πιο γρήγορα με το χρόνο και η περίοδός της παρουσιάζει μικρή αύξηση. γ. Το πλάτος της ταλάντωσης μειώνεται πιο γρήγορα με το χρόνο και η περίοδός της παρουσιάζει μικρή αύξηση. δ. Το πλάτος της ταλάντωσης αυξάνεται πιο γρήγορα με το χρόνο και η περίοδός της παρουσιάζει μικρή μείωση. Επαν. Ημερ. 1 15. Σε μια μηχανική ταλάντωση της οποίας το πλάτος φθίνει χρονικά ως Α = Α.e -Λt, όπου Α είναι το αρχικό πλάτος της ταλάντωσης και Λ είναι μια θετική σταθερά, ισχύει ότι α. οι μειώσεις του πλάτους σε κάθε περίοδο είναι σταθερές. β. η δύναμη αντίστασης είναι F αντ = - b.υ, όπου b είναι η σταθερά απόσβεσης και υ η ταχύτητα του σώματος που ταλαντώνεται. γ. η περίοδος Τ της ταλάντωσης μειώνεται με το χρόνο για μικρή τιμή της σταθεράς απόσβεσης b. δ. η δύναμη αντίστασης είναι F αντ = - b.υ, όπου b είναι η σταθερά απόσβεσης και υ η ταχύτητα του σώματος που ταλαντώνεται. Ημερ. 13 16. Σε μια φθίνουσα ταλάντωση η δύναμη που προκαλεί την απόσβεση είναι της μορφής F = - bυ, όπου b θετική σταθερά και υ η ταχύτητα του σώματος που ταλαντώνεται. Το έργο της δύναμης αυτής είναι α. θετικό, όταν το σώμα κινείται προς την αρνητική κατεύθυνση. β. πάντα αρνητικό. γ. πάντα θετικό. δ. μηδέν για μια πλήρη ταλάντωση. Επαν. Ημερ. 13 Γ. Ερωτήσεις Σωστού Λάθους Να χαρακτηρίσετε στο τετράδιό σας τις προτάσεις που ακολουθούν µε το γράμμα Σ, αν είναι σωστές ή µε το γράμμα Λ, αν είναι λανθασμένες. 17. Σε μια φθίνουσα μηχανική ταλάντωση ο ρυθμός μείωσης του πλάτους μειώνεται, όταν αυξάνεται η σταθερά απόσβεσης b. 18. Η σταθερά απόσβεσης b σε μία φθίνουσα ταλάντωση εξαρτάται και από τις ιδιότητες του μέσου. 19. Το έργο της δύναμης που προκαλεί την απόσβεση σε μια φθίνουσα μηχανική ταλάντωση είναι πάντα θετικό.. Σε μία φθίνουσα ταλάντωση το πλάτος της παραμένει σταθερό. 1. Όλες οι ταλαντώσεις στο μακρόκοσμο είναι φθίνουσες.
. Σε μία φθίνουσα μηχανική ταλάντωση, στην οποία η δύναμη που αντιστέκεται στην κίνηση είναι της μορφής F =-bυ, η σταθερά απόσβεσης b είναι ανεξάρτητη από το σχήμα και τις διαστάσεις του αντικειμένου που κινείται. 3. Σε μία φθίνουσα ταλάντωση στην οποία η αντιτιθέμενη δύναμη είναι ανάλογη της ταχύτητας (F=-bυ), για ορισμένη τιμή της σταθεράς απόσβεσης b η περίοδος μειώνεται. ο ΘΕΜΑ 4. Δίνονται οι γραφικές παραστάσεις που απεικονίζουν την ταλάντωση που εκτελούν τα συστήματα ανάρτησης τριών αυτοκινήτων που κινούνται με την ίδια ταχύτητα όταν συναντούν το ίδιο εξόγκωμα στο δρόμο. Α. Το αυτοκίνητο του οποίου το σύστημα ανάρτησης λειτουργεί καλύτερα είναι το α. Ι. β. ΙΙ.γ. ΙΙΙ. Β. Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. Εσπερ. 6 5. Ένας ταλαντωτής τη χρονική στιγμή t = έχει ενέργεια Ε o και πλάτος ταλάντωσης Α o. Η ενέργεια που έχει χάσει ο ταλαντωτής μέχρι τη στιγμή t, που το πλάτος της ταλάντωσής του έχει μειωθεί στο 1/4 της αρχικής του τιμής, είναι E Ε α.. β. 15Ε. γ.. 16 4 16 Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Επ. Ημερ. 6 6. Ταλαντωτής που εκτελεί φθίνουσα ταλάντωση έχει τη χρονική στιγμή t= ενέργεια Ε και 15 πλάτος Α. Τη χρονική στιγμή t 1 η ενέργεια του ταλαντωτή έχει ελαττωθεί κατά E. Τη 16 χρονική στιγμή t 1 το πλάτος Α της ταλάντωσης είναι: A A A α.. β.. γ.. 4 16 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας Ομογ. 13
ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΕΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ (17-18) Αν ένα σύστημα ταλαντωτή διεγερθεί μια φορά και αφεθεί ελεύθερο, θα εκτελέσει κατακόρυφη ταλάντωση. Αν δεν υπάρχουν αντιστάσεις η ταλάντωση θα είναι αμείωτη, με συχνότητα. Μια τέτοια ταλάντωση λέγεται ελεύθερη ταλάντωση και η συχνότητα με την οποία πραγματοποιείται λέγεται ιδιοσυχνότητα 1 D f της ταλάντωσης. o = π m Αν θέλουμε να διατηρείται σταθερό το πλάτος της ταλάντωσης πρέπει να ασκήσουμε στο σύστημα μια περιοδική δύναμη. Αυτή την πρόσθετη δύναμη την ονομάζουμε διεγείρουσα δύναμη και η ταλάντωση που προκύπτει εξαναγκασμένη ταλάντωση. Στην περίπτωση αυτή η συχνότητα ταλάντωσης είναι η συχνότητα του διεγέρτη f δ. Το πλάτος της εξαναγκασμένης ταλάντωσης εξαρτάται από τη συχνότητα f δ του διεγέρτη. Οι τιμές του πλάτους είναι γενικά μικρές, εκτός αν η συχνότητα f πλησιάζει στην ιδιοσυχνότητα fο, οπότε το πλάτος παίρνει μεγάλες τιμές και γίνεται μέγιστο όταν η συχνότητα f δ γίνει ίση με την ιδιοσυχνότητα f ο. Τότε λέμε ότι έχουμε συντονισμό (f δ = f ο ). Στην ιδανική περίπτωση που η ταλάντωση δεν έχει απώλειες ενέργειας (πρακτικά αυτό είναι αδύνατο), το πλάτος της εξαναγκασμένης ταλάντωσης γίνεται άπειρο. Το πλάτος της ταλάντωσης κατά το συντονισμό εξαρτάται από τη σταθερά απόσβεσης. Αύξηση της σταθεράς απόσβεσης, συνεπάγεται μείωση του πλάτους της εξαναγκασμένης ταλάντωσης. Στις εξαναγκασμένες ταλαντώσεις, στο σύστημα προσφέρεται συνεχώς ενέργεια με συχνότητα fδ μέσω της διεγείρουσας δύναμης. Η ενέργεια που προσφέρεται στο σύστημα αντισταθμίζει τις απώλειες και έτσι το πλάτος της ταλάντωσης διατηρείται σταθερό. Ο τρόπος με τον οποίο το ταλαντούμενο σύστημα αποδέχεται την ενέργεια είναι εκλεκτικός και έχει να κάνει με τη συχνότητα υπό την οποία προσφέρεται. Κατά το συντονισμό η ενέργεια μεταφέρεται στο σύστημα κατά το βέλτιστο τρόπο, γι' αυτό και το πλάτος της ταλάντωσης γίνεται μέγιστο. Το διάγραμμα του πλάτους μιας εξαναγκασμένης ταλάντωσης σε συνάρτηση με τη συχνότητα του διεγέρτη για διάφορες τιμές του b (b 1 <b ). Στις ταλαντώσεις με απόσβεση η συχνότητα συντονισμού είναι λίγο μικρότερη από την f ο. Όσο αυξάνεται η απόσβεση η μείωση της συχνότητας συντονισμού γίνεται μεγαλύτερη. Αυτή η μετατόπιση της συχνότητας συντονισμού είναι πολύ μικρή και στην κλίμακα του διαγράμματος δε φαίνεται. Το διάγραμμα αφορά τον χρόνο στον οποίο το πλάτος έχει σταθεροποιηθεί και άρα η ενέργεια που δίνεται σε κάθε περίοδο από τον διεγέρτη, είναι ίση με τις αντίστοιχες απώλειες του ταλαντωτή προς το περιβάλλον. ΠΡΟΣΟΧΗ: Στις εξαναγκασμένες ταλαντώσεις Κ max =U max μόνο στον συντονισμό. Γενικά 1 1 m υmax m ( A ω ) K δ max ωδ = = = ( ) U 1 max 1 DA m ω A ωο ο
Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις: Ερωτήσεις σχολικού: 1., 3. Ασκήσεις σχολικού: ----- Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις - Θέματα Παλαιοτέρων Πανελληνίων ΘΕΜΑ Α. Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1 ο 1. Το φαινόμενο του συντονισμού παρατηρείται µόνο στις α. μηχανικές ταλαντώσεις. β. ηλεκτρικές ταλαντώσεις. γ. εξαναγκασμένες ταλαντώσεις. δ. ελεύθερες ταλαντώσεις. Εσπερ.. Σε μια εξαναγκασμένη ταλάντωση η συχνότητα του διεγέρτη είναι μεγαλύτερη της ιδιοσυχνότητας του ταλαντωτή. Αν αυξάνουμε συνεχώς τη συχνότητα του διεγέρτη, το πλάτος της εξαναγκασμένης ταλάντωσης θα α. μένει σταθερό. β. αυξάνεται συνεχώς. γ. μειώνεται συνεχώς. δ. αυξάνεται αρχικά και μετά θα μειώνεται. Επαν. Ημερ. 3 3. Σε μια εξαναγκασμένη ταλάντωση η συχνότητα του διεγέρτη είναι μικρότερη από την ιδιοσυχνότητα του ταλαντωτή. Αυξάνουμε συνεχώς τη συχνότητα του διεγέρτη. Το πλάτος της εξαναγκασμένης ταλάντωσης θα α. αυξάνεται συνεχώς. β. μειώνεται συνεχώς. γ. μένει σταθερό. δ. αυξάνεται αρχικά και μετά θα μειώνεται. 4. Η συχνότητα της εξαναγκασμένης ταλάντωσης α. είναι πάντα ίση με την ιδιοσυχνότητα της ταλάντωσης. β. είναι πάντα μεγαλύτερη από την ιδιοσυχνότητα της ταλάντωσης. γ. είναι ίση με τη συχνότητα του διεγέρτη. δ. είναι πάντα μικρότερη από την ιδιοσυχνότητα της ταλάντωσης. Εσπερ. 4 5. Στις εξαναγκασμένες ταλαντώσεις ένα σύστημα ταλαντώνεται με συχνότητα που είναι ίση με α. την ιδιοσυχνότητά του. β. τη συχνότητα του διεγέρτη. γ. τη διαφορά ιδιοσυχνότητας και συχνότητας του διεγέρτη. δ. το άθροισμα ιδιοσυχνότητας και συχνότητας του διεγέρτη. Εσπ. 5 6. Ένας αρμονικός ταλαντωτής εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση. Όταν η συχνότητα του διεγέρτη παίρνει τις τιμές f 1 =5Hz και f =1Hz, το πλάτος της ταλάντωσης είναι το ίδιο. Θα έχουμε μεγαλύτερο πλάτος ταλάντωσης, όταν η συχνότητα του διεγέρτη πάρει την τιμή α. Hz. β. 4Hz. γ. 8Hz. δ. 1Hz. 7. Μηχανικό σύστημα έχει ιδιοσυχνότητα ίση με 1Hz και εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση. Το σύστημα απορροφά ενέργεια κατά το βέλτιστο τρόπο, όταν η συχνότητα του διεγέρτη είναι
α. 1Hz. β. 1Hz. γ. 1Hz. δ. 1Hz. Ομογ. 9 8. Κατά τη διάρκεια μιας εξαναγκασμένης ταλάντωσης α. έχουμε πάντα συντονισμό. β. η συχνότητα ταλάντωσης δεν εξαρτάται από τη συχνότητα της διεγείρουσας δύναμης. γ. για δεδομένη συχνότητα του διεγέρτη το πλάτος της ταλάντωσης παραμένει σταθερό. δ. η ενέργεια που προσφέρεται στο σώμα δεν αντισταθμίζει τις απώλειες. Ημερ. 1 9. Σε μία εξαναγκασμένη μηχανική ταλάντωση, για ορισμένη τιμή της συχνότητας του διεγέρτη, το πλάτος της ταλάντωσης α. παραμένει σταθερό. β. μειώνεται εκθετικά με το χρόνο. γ. αυξάνεται εκθετικά με το χρόνο. δ. μειώνεται γραμμικά με το χρόνο. Ομογ. 1 1 Η συχνότητα μιας εξαναγκασμένης ταλάντωσης α) είναι ίση με τη συχνότητα του διεγέρτη β) είναι πάντα ίση με την ιδιοσυχνότητα του ταλαντωτή γ) εξαρτάται από την αρχική ενέργεια της ταλάντωσης δ) είναι ίση με το άθροισμα της συχνότητας του διεγέρτη και της ιδιοσυχνότητας του ταλαντωτή. Ημερ. 15 Γ. Ερωτήσεις Σωστού Λάθους Να χαρακτηρίσετε στο τετράδιό σας τις προτάσεις που ακολουθούν µε το γράμμα Σ, αν είναι σωστές ή µε το γράμμα Λ, αν είναι λανθασμένες. 11. Σε μια εξαναγκασμένη ταλάντωση, κατά το συντονισμό, η ενέργεια της ταλάντωσης είναι μέγιστη. 1. Σε µια εξαναγκασμένη ταλάντωση το πλάτος παραμένει σταθερό µε το χρόνο. 13. Κατά το συντονισμό η ενέργεια μεταφέρεται στο σύστημα κατά το βέλτιστο τρόπο, γι αυτό και το πλάτος της ταλάντωσης γίνεται μέγιστο. 14. Το πλάτος μιας εξαναγκασμένης ταλάντωσης δεν εξαρτάται από τη συχνότητα f του διεγέρτη. 15. Τα κτήρια κατά τη διάρκεια ενός σεισμού εκτελούν εξαναγκασμένη ταλάντωση. 16. Σε μια εξαναγκασμένη ταλάντωση η συχνότητα του ταλαντούμενου συστήματος είναι διαφορετική από αυτή του διεγέρτη. 17. Σε μια εξαναγκασμένη ταλάντωση η συχνότητα της ταλάντωσης ισούται με τη συχνότητα του διεγέρτη. 18. Το πλάτος σε μια εξαναγκασμένη ταλάντωση είναι ανεξάρτητο από τη συχνότητα του διεγέρτη. 19. Το φαινόμενο του συντονισμού παρατηρείται μόνο σε εξαναγκασμένες ταλαντώσεις.. Σε μια εξαναγκασμένη ταλάντωση το πλάτος της ταλάντωσης εξαρτάται από τη συχνότητα του διεγέρτη. 1. Το φαινόμενο του συντονισμού συμβαίνει στις εξαναγκασμένες ταλαντώσεις.. Σε μία εξαναγκασμένη ταλάντωση ο διεγέρτης επιβάλλει στην ταλάντωση τη συχνότητά του. 3. Σε μια εξαναγκασμένη ταλάντωση η συχνότητα της ταλάντωσης είναι πάντα ίδια με την ιδιοσυχνότητα του ταλαντωτή.
ΘΕΜΑ 3. Ένα σώµα µάζας m είναι προσδεµένο σε ελατήριο σταθεράς k και εκτελεί εξαναγκασµένη ταλάντωση. Η συχνότητα του διεγέρτη είναι f = f, όπου f η ιδιοσυχνότητα του συστήµατος. Αν τετραπλασιάσουµε τη µάζα m του σώµατος, ενώ η συχνότητα του διεγέρτη παραµένει σταθερή, τότε: ο Α. Η ιδιοσυχνότητα του συστήματος f α. γίνεται. β. γίνεται f. γ. παραμένει σταθερή. Β. Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας στο Α. Γ. Το πλάτος της ταλάντωσης του συστήματος α. αυξάνεται. β. ελαττώνεται. γ. παραμένει σταθερό. Δ. Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας στο Γ. Εσπερ. 3 4. Σώμα μάζας m είναι κρεμασμένο από ελατήριο σταθεράς k και εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση πλάτους Α 1 και συχνότητας f 1. Παρατηρούμε ότι, αν η συχνότητα του διεγέρτη αυξηθεί και γίνει f, το πλάτος της εξαναγκασμένης ταλάντωσης είναι πάλι Α 1. Για να γίνει το πλάτος της εξαναγκασμένης ταλάντωσης μεγαλύτερο του Α 1, πρέπει η συχνότητα f του διεγέρτη να είναι: α. f > f. β. f < f 1. γ. f 1 < f < f. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Επαν. Ημερ. 4 5. Σε μια εξαναγκασμένη ταλάντωση η συχνότητα συντονισμού είναι 1Hz. Αν η συχνότητα του διεγέρτη από 1Hz γίνει Hz, το πλάτος της εξαναγκασμένης ταλάντωσης α. μειώνεται. β. αυξάνεται. γ. παραμένει σταθερό. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Εσπ. 1 6. Σύστημα εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση σταθερού πλάτους. Η ιδιοσυχνότητα του συστήματος είναι f o και η περίοδος του διεγέρτη είναι Τ 1, όπου Τ 1 > 1/f o. Αν η περίοδος του διεγέρτη αυξηθεί, τότε το πλάτος της ταλάντωσης α. μικραίνει. β. παραμένει το ίδιο. γ. μεγαλώνει. Να επιλέξετε το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή φράση. Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. Ομογ. 11 7. Απλός αρμονικός ταλαντωτής, ελατήριο-μάζα, με σταθερά ελατηρίου k = 1 N/m και 8 μάζα m = 1 kg εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση με συχνότητα διεγέρτη f = Hz. Αν η π συχνότητα του διεγέρτη αυξηθεί, τότε το πλάτος της ταλάντωσης α. μειώνεται. β. αυξάνεται. γ. μένει σταθερό. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας Επαν. Ημερ. 13