S dt T V. Επιμέλεια - Υπολογισμοί: Κ. Παπαμιχάλης Δρ. Φυσικής

Σχετικά έγγραφα
ΟΡΟΣΗΜΟ. 1ο Κριτήριο αξιολόγησης στα κεφ Θέμα 1. Κριτήρια αξιολόγησης Ταλαντώσεις - Κύματα.

2-1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2-2 ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 28/12/2016 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2016 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 8

δ. Ο χρόνος ανάμεσα σε δυο διαδοχικούς μηδενισμούς του πλάτους είναι Τ =

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΥΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. Επιμέλεια: ΑΓΚΑΝΑΚΗΣ A.ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ, Φυσικός.

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ

1 f. d F D x m a D x m D x dt. 2 t. Όλες οι αποδείξεις στην Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου. Αποδείξεις. d t dt dt dt. 1. Απόδειξη της σχέσης.

Κύματα Εξισώσεις Μεθοδολογία

1.1. Διαφορική Εξίσωση και λύση αυτής

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Ομάδας Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών Τζιόλας Χρήστος

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΤΑ ΚΥΜΑΤΑ(μέχρι ΗΜ) Διάρκεια 90 min

Φυσική Γ Θετ. και Τεχν/κης Κατ/σης ΚΥΜΑΤΑ ( )

Στις ερωτήσεις A1 - A4, να γράψετε τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

2.6 Κύματα που παράγονται από δύο σύγχρονες. 2.7 Κύματα που παράγονται από δύο σύγχρονες. 2.8 Κύματα παράγονται από δύο σύγχρονες

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ(ΘΕΡΙΝΑ)

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2018 A ΦΑΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ

Σχολή E.Μ.Φ.Ε ΦΥΣΙΚΗ ΙΙΙ (ΚΥΜΑΤΙΚΗ) Κανονικές Εξετάσεις Χειµερινού εξαµήνου t (α) Αν το παραπάνω σύστηµα, ( m, s,

ΕΝΟΤΗΤΑ 1.2: ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ (ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ, ΑΡΧΙΚΗ ΦΑΣΗ, ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΛΑΤΗΡΙΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ, ΟΡΜΗ) ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

Επαναληπτικό Διαγώνισμα Φυσικής Γ Λυκείου Κρούσεις-Ταλαντώσεις-Κύματα

Μονάδες Ταλαντωτής εκτελεί ταυτόχρονα δύο αρμονικές ταλαντώσεις που έχουν ίσες συχνότητες, πλάτη Α1 = 1 m και A2

ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΑΣΙΜΑ ΚΥΜΑΤΑ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ : ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ :.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/11/2017 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ 24 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2018 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5)

2o ΘΕΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/11/2017 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΕΝΟΤΗΤΑ 1.2: ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ (ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ, ΑΡΧΙΚΗ ΦΑΣΗ, ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΛΑΤΗΡΙΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ, ΟΡΜΗ) 2ο set - μέρος Α - Απαντήσεις ΘΕΜΑ Β

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 2017

1. Ένα σώμα m=1kg εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση και η μεταβολή της επιτάχυνσής του σε συνάρτηση με το χρόνο, φαίνεται στο σχήμα.

Κεφάλαιο 2 ο Ενότητα 1 η : Μηχανικά Κύματα Θεωρία Γ Λυκείου

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΙΣ ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΚΑΙ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

1. Η απομάκρυνση σώματος που πραγματοποιεί οριζόντια απλή αρμονική ταλάντωση δίδεται από την σχέση x = 0,2 ημ π t, (SI).

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ 1

ΟΡΟΣΗΜΟ ΓΛΥΦΑΔΑΣ. 5.4 Η ταχύτητα υ διάδοσης του κύματος, η περίοδός του Τ και το μήκος κύματος λ, συνδέονται με τη σχέση:

Το ελαστικο κωνικο εκκρεμε ς

4. Εισαγωγή στην Κυματική

Τηλ./Fax: , Τηλ: Λεωφόρος Μαραθώνος &Χρυσοστόµου Σµύρνης 3, 1

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΙΟΣ 2019 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΝΝΕΑ (6)

2 ΓΕΛ ΧΑΙΔΑΡΙΟΥ

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2019 A ΦΑΣΗ

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (Επαναληπτικός ιαγωνισμός)

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ 08/01/2017 ΘΕΜΑ Α

Σύνθεση ή σύζευξη ταλαντώσεων;

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: ΚΡΟΥΣΕΙΣ-ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ-ΚΥΜΑΤΑ-ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

Ονοματεπώνυμο: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση :

ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Φυσική ΙΙΙ (Κυματική) Διαγώνισμα επί πτυχίω εξέτασης 02/06/2017 1

1. Πηγή αρμονικών κυμάτων βρίσκεται στο αριστερό άκρο Ο γραμμικού ελαστικού μέσου που ταυτίζεται

Φυσική Ο.Π. Γ Λυκείου

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2o : ΚΥΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑ 1: Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΡΟΣ ΕΠΙΛΥΣΗ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΙΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ-ΚΥΜΑΤΑ-ΚΡΟΥΣΕΙΣ

1. Πηγή αρμονικών κυμάτων συχνότητας 5 Hz εξαναγκάζει το άκρο Ο ενός γραμμικού ελαστικού μέσου, το

Θ έ μ α τ α γ ι α Ε π α ν ά λ η ψ η Φ υ σ ι κ ή Κ α τ ε ύ θ υ ν σ η ς Γ Λ υ κ ε ί ο υ

Γ.Κονδύλη 1 & Όθωνος-Μ αρούσι Τ ηλ. Κέντρο: , /

Φυσική για Μηχανικούς

ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑ ΘΕΩΡΙΑΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 02 ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Διάρκεια: 3ώρες ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5)

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 02/10/2016 ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 3 ΩΡΕΣ ΘΕΜΑ Α

ΘΕΜΑ Α A1. Στις ερωτήσεις 1 9 να επιλέξετε το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση, χωρίς να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

γ) Να σχεδιάσετε τις γραφικές παραστάσεις απομάκρυνσης - χρόνου, για τα σημεία Α, Β

F mk(1 e ), όπου k θετική σταθερά. Στο όχημα ασκείται

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ

Κεφάλαιο 11 ΣΥΝΤΗΡΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Επανεξέταση του αρμονικού ταλαντωτή

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. Η ενέργεια ταλάντωσης ενός κυλιόμενου κυλίνδρου

α. β. γ. δ. Μονάδες 5 α. β. γ. δ. Μονάδες 5 α. ελαστική β. ανελαστική γ. πλαστική δ. έκκεντρη

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 25/09/16 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 29/11/2015 ΘΕΜΑ Α

Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης. Προτεινόμενα Θέματα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 «Κυμάνσεις» Μαρία Κατσικίνη users.auth.gr/~katsiki

Διαγώνισμα στη Φυσική Θετικού Προσανατολισμού στα κεφάλαια Ταλαντώσεις-κρούσεις κύματα και Doppler. Κυριακή

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό κάθε μίας από τις παρακάτω ερωτήσεις Α.1- Α.4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 29/12/2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 25/09/16 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο και 5 ο

1. Η επιτάχυνση ενός υλικού σημείου, το οποίο εκτελεί απλή αρμονική

0,6 m. Οι πηγές ξεκινούν να ταλαντώνονται τη χρονική στιγμή t 0 με θετική

Physics by Chris Simopoulos

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ- ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ NAVIER STOKES

2.1. Τρέχοντα Κύματα.

Λαμβάνοντας επιπλέον και την βαρύτητα, η επιτάχυνση του σώματος έχει συνιστώσες

s. Η περίοδος της κίνησης είναι:

3. Εγκάρσιο γραμμικό κύμα που διαδίδεται σε ένα ομογενές ελαστικό μέσον και κατά την

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙI Ιούνιος 2004

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ-ΕΛΑΤΗΡΙΟ-ΚΡΟΥΣΗ. Σε όσες ασκήσεις απαιτείται δίνεται επιτάχυνση βαρύτητας g=10 m/s 2.

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 8. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 28/12/2016 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

2.1. Τρέχοντα Κύματα. Ομάδα Γ.

ΘΕΜΑ Α Να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω προτάσεις Α1 Α5 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Φυσική για Μηχανικούς

ΚΑΤΑΣΤΡΩΣΗ ΔΙΑΦΟΡΙΚΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΠΟΛΥΒΑΘΜΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 55

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗΣ ΓΛ ΘΕΜΑ Α

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΑΠΟΦΟΙΤΟΙ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 28/02/16 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ ΘΕΜΑ Α

ΔΙΑΔΟΣΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ. υ=, υ=λ.f, υ= tτ

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση. Αρμονική Φόρτιση (...)

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΦ ΟΛΗΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 13/4/2018

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 6 ΣΕΛΙΔΕΣ

Είδη κυµάτων. Ηλεκτροµαγνητικά κύµατα. Σε κάποιο φυσικό µέσο προκαλείται µια διαταραχή. Το κύµα είναι η διάδοση της διαταραχής µέσα στο µέσο.

Φυσική Γ Θετ. και Τεχν/κης Κατ/σης ΣΤΑΣΙΜΑ ΚΥΜΑΤΑ

2.2. Συμβολή και στάσιμα κύματα. Ομάδα Γ.

Transcript:

Μελέτη της κίνησης μηχανικού ταλαντωτή που προκαλεί διάδοση ελαστικού κύματος σε μονοδιάστατο ελαστικό μέσο Επιμέλεια - Υπολογισμοί: Κ. Παπαμιχάλης Δρ. Φυσικής Κεντρική ιδέα Στην εργασία αυτή, γίνεται μελέτη της κίνησης συστήματος μηχανικού ταλαντωτή (ελατηρίου - σώματος) συνδεδεμένου με το άκρο ελαστικής χορδής απείρου μήκους. Κατά την κίνηση του ταλαντωτή δημιουργείται διαταραχή στο άκρο της χορδής, η οποία διαδίδεται με τη μορφή ελαστικού κύματος κατά μήκος της χορδής. Αυτό σημαίνει ότι ενέργεια μεταφέρεται από τον ταλαντωτή στο ελαστικό μέσο, ο ταλαντωτής χάνει ενέργεια και κάνει φθίνουσα ταλάντωση. Το μοντέλο (7) του μηχανικού ταλαντωτή - κύματος χρησιμοποιείται για να δειχθεί η βασική αδυναμία του ατομικού προτύπου του Rutherford (4) : Το περιφερόμενο γύρω από τον πυρήνα ηλεκτρόνιο εκπέμπει ακτινοβολία με αποτέλεσμα να χάνει ενέργεια και τελικά θα έπρεπε να πέσει στον πυρήνα. Δεδομένου ότι η κυκλική κίνηση του ηλεκτρονίου μπορεί να θεωρηθεί ως σύνθεση δύο ταλαντώσεων της ίδιας συχνότητας, αρκεί να εστιάσουμε στη συμπεριφορά του ταλαντωτή και του κύματος που εκπέμπει. Η προσομοίωση της κίνησης του μηχανικού μοντέλου γίνεται στο πλαίσιο της εφαρμογής java: radiator_kpm.jar Για τη μαθηματική επεξεργασία του μοντέλου απαιτείται ο υπολογισμός της συνάρτησης Lagrange και του αντίστοιχου ολοκληρώματος της δράσης του συστήματος ταλαντωτή-χορδής (,3,5). Οι διαφορικές εξισώσεις της κίνησης προκύπτουν από την απαίτηση το ολοκλήρωμα της δράσης μεταξύ δύο τυχαίων καταστάσεων του συστήματος να είναι ακρότατο. Λέξεις κλειδιά Ταλαντωτής, ελαστική χορδή, εγκάρσια ελαστικά κύματα, συνάρτηση Lagrange ταλαντωτή - κύματος, αρχή της ελάχιστης δράσης του μηχανικού συστήματος, ακτινοβολία του ταλαντωτή Η αρχή της ελάχιστης δράσης (,3,5,7) Σε πολλές περιπτώσεις μελέτης σύνθετων συστημάτων, η διαμόρφωση των εξισώσεων κίνησης γίνεται ευκολότερη μέσω της «αρχής της ελάχιστης δράσης». Η ιδέα που κρύβεται πίσω από την αρχή αυτή, πηγάζει από την αρχή του D Alembert, σύμφωνα με την οποία η μελέτη κάθε δυναμικού συστήματος μπορεί να αναχθεί στη μελέτη ενός συστήματος που βρίσκεται σε ισορροπία, αρκεί στις δυνάμεις που ασκούνται στα σωματίδια του συστήματος να προστεθούν και οι αδρανειακές δυνάμεις ma, j=, j j που οφείλονται στις επιταχύνσεις των σωματιδίων. Όταν ένα μηχανικό σύστημα ισορροπεί, η δυναμική του ενέργεια έχει ακρότατη τιμή. Αν λάβουμε υπόψη και τις αδρανειακές δυνάμεις, η συνθήκη αυτή τροποποιείται: Οι τροχιές ενός δυναμικού συστήματος είναι τέτοιες ώστε η «δράση» του συστήματος να έχει ακρότατη τιμή. Στο πλαίσιο της κλασικής - Νευτώνειας- Μηχανικής, μπορεί να δείξει κανείς ότι για κάθε συντηρητικό, μηχανικό σύστημα η δράση (S) μεταξύ δύο οποιωνδήποτε χρονικών στιγμών t και t έχει τη μορφή: t S dt T t όπου Τ είναι η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος και η συνολική δυναμική ενέργειά του. Η ποσότητα L T είναι μια συνάρτηση των θέσεων και των ταχυτήτων των σωματιδίων του μηχανικού συστήματος. Ονομάζεται συνάρτηση Lagrange. Η συνάρτηση Lagrange περιέχει όλες τις αναγκαίες πληροφορίες για τη μηχανική συμπεριφορά του συστήματος. Περιγραφή της ελαστικής χορδής (,3) Η ελαστική χορδή θεωρείται ως συνεχές ελαστικό μέσο μιας διάστασης που προκύπτει ως οριακή κατάσταση ενός μεγάλου πλήθους όμοιων ταλαντωτών συνδεδεμένων σε σειρά. Ονομάζουμε κ τη σταθερά επαναφοράς κάθε στοιχειώδους ταλαντωτή και μ τη μάζα κάθε σωματιδίου της χορδής. Τα σωματίδια αριθμούνται με τους φυσικούς αριθμούς n=,, N.

Στην κατάσταση ισορροπίας της, η χορδή τείνεται από σταθερή δύναμη F (σχήμα Β). Θεωρούμε ότι στην κατάσταση ισορροπίας δύο γειτονικά σωματίδια της χορδής απέχουν μεταξύ τους απόσταση α. Κάθε σωματίδιο με n=, δέχεται από της άμεσους γείτονές του (και μόνο) δυνάμεις μέτρου f κα. Το n σωματίδιο που αντιστοιχεί στο n= ισορροπεί κάτω από τη δράση της ελαστικής δύναμης f κα και της τείνουσας δύναμης F (σχήμα ). Επομένως ισχύει: F κ α () Θεωρούμε ότι τη χρονική στιγμή t τα σωματίδια της χορδής έχουν μετατοπιστεί πάνω στο ίδιο επίπεδο, εγκάρσια ως προς τη θέση ισορροπίας της χορδής. Η απομάκρυνση του σωματιδίου με δείκτη n από τη θέση ισορροπίας του προσδιορίζεται από τη συνάρτηση: h ( n t) hnα (, t), n, (σχήμα ). Στην οριακή περίπτωση, όπου η χορδή θεωρείται ως συνεχές μέσον, η ποσότητα α είναι απειροστή: α. Τότε, αφού η τείνουσα δύναμη είναι πεπερασμένη, θα πρέπει η σταθερά επαναφοράς κ να τείνει στο άπειρο με τέτοιο τρόπο, ώστε το γινόμενό της με το α να διατηρείται σταθερό και ίσο με την τείνουσα δύναμη F (σχέση ). Στη συνεχή χορδή, το nα προσδιορίζει τη x-συνιστώσα της θέσης κάθε σωματιδίου της χορδής. Δύο γειτονικά σωματίδια της συνεχούς χορδής απέχουν απόσταση dx α (σχήμα ): nα x, α dx Η κατάσταση της χορδής σε κάθε χρονική στιγμή t προσδιορίζεται από μια συνάρτηση δύο μεταβλητών h( x, t ) όπου x +. Θεωρούμε ότι η h( x, t ) έχει παραγώγους τουλάχιστον μέχρι και ης τάξης ως προς κάθε μεταβλητή. Η h( x, t ) υπολογίζει την απομάκρυνση του n-σωματιδίου της χορδής (με τετμημένη x nα ) από τη θέση της ισορροπίας του (σχήμα ). Η ταχύτητα του n-σωματιδίου της χορδής ισούται με την παράγωγο της απομάκρυνσής του h n ως της το χρόνο: hnαt, vn t () t Στο όριο α η γράφεται: h x, t v x, t (3) t Σχήμα : Στην εικόνα Β η χορδή βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας, κάτω από τη δράση εξωτερικής τείνουσας δύναμης F. Σχήμα : Η κατάσταση της χορδής τη χρονική στιγμή t: Τα σημεία της έχουν μετατοπιστεί εγκάρσια ως προς τη θέση ισορροπίας της χορδής. Η απομάκρυνση κάθε σημείου δίδεται από τη συνάρτηση h n =h(nα,t), n=, Υπολογίζουμε την έκφραση της κινητικής και της δυναμικής ενέργειας της χορδής τη χρονική στιγμή t. Κινητική ενέργεια της χορδής Η κινητική ενέργεια της χορδής ισούται με το άθροισμα των κινητικών ενεργειών των σωματιδίων της:, h nαt n (4) T μ v μ n n t

Στο όριο του συνεχούς ( nα x, α dx ), η χορδή θεωρείται ομοιογενές μέσο σταθερής γραμμικής πυκνότητας ρ. Η γραμμική πυκνότητα ισούται με το πηλίκο της μάζας που έχει τμήμα της χορδής μήκους L, προς το L. Έτσι, αν θεωρήσουμε τη χορδή στην κατάσταση ισορροπίας της, σε τμήμα της χορδής μήκους L=Nα περιλαμβάνονται Ν σωματίδια με μάζα μ το καθένα. Η γραμμική πυκνότητα της χορδής γράφεται: N μ μ ρ N α α ή: μ ρ α (5) Στο όριο του συνεχούς μέσου, η μάζα μ αντιστοιχίζεται με τη μάζα dm που περιλαμβάνεται σε μήκος dx=α της χορδής στην κατάσταση ισορροπίας της. Η σχέση 5 γράφεται dm=ρdx και η 4 μετατρέπεται στο ολοκλήρωμα:, h x t T dx ρ t (6) Δυναμική ενέργεια της χορδής Στην κατάσταση ισορροπίας της χορδής κάθε ταλαντωτής (κ,μ) έχει δυναμική ενέργεια ίση με κα. Έστω ότι η χορδή έχει διεγερθεί και η απομάκρυνση του n-σωματιδίου της από τη θέση της ισορροπίας του τη χρονική στιγμή t, δίδεται από τη συνάρτηση h ( n t ) h( nα, t ) n=,. Με τη βοήθεια του σχήματος, βρίσκουμε την πρόσθετη δυναμική ενέργεια n του n-σωματιδίου τη στιγμή t: hn hn n κ An An α κ hn hn κα α και σύμφωνα με την : hn hn n Fα α Ώστε η συνολική πρόσθετη δυναμική ενέργειά της χορδής δίνεται από τη σχέση: hn hn Fα n α (8) hn hn Στο όριο του συνεχούς, το α γίνεται dx και το κλάσμα γράφεται: h h x dx, t h x, t h x, t n h n α dx x Η 8 λαμβάνει τη μορφή:, (7) h x t dx F x (9) Η συνάρτηση Lagrange και οι εξισώσεις κίνησης του συστήματος ταλαντωτή-χορδής Βρίσκουμε την αναλυτική έκφραση της συνάρτησης Lagrange του συστήματος ταλαντωτήχορδής που εικονίζεται στο σχήμα 3: L T ολ. ολ. όπου Τ ολ. είναι η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος (ταλαντωτή και χορδής) τη χρονική στιγμή t και ολ. η συνολική δυναμική ενέργεια. Η κατάσταση ταλάντωσης της χορδής και του σώματος μάζας Μ που είναι προσδεμένο στο άκρο της (x=) περιγράφεται από τη συνάρτηση Η( t, x ). Θεωρούμε ότι τη στιγμή t= η χορδή βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας: Ηx, για κάθε x Η διαταραχή των σημείων της χορδής από τη θέση ισορροπίας τους δεν διαδίδεται ακαριαία: τη χρονική στιγμή t μόνο τα σημεία της χορδής που απέχουν από το άκρο της Ο απόσταση 3

μικρότερη από μια μέγιστη τιμή x =Ct (όπου C μια σταθερά που μένει να προσδιοριστεί) θα έχουν μετακινηθεί από τη θέση ισορροπίας τους. Δηλαδή θεωρούμε ότι η απομάκρυνση Η( t, x ) των σημείων της χορδής με x Ct είναι ίση με το μηδέν. Γράφουμε: h x, t x Ct Η x, t () x Ct Η κινητική και η δυναμική ενέργεια της χορδής, δίδονται από της σχέσεις 6 και 9. Οι αντίστοιχες εκφράσεις για τον Σχήμα 3: Ο ταλαντωτής προκαλεί διαταραχή που διαδίδεται στη χορδή με τη μορφή τρέχοντος ταλαντωτή (k,m) είναι (σχήμα 3): κύματος dh, t Tταλ. M dt () ταλ. k h, t () όπου Μ η μάζα του ταλαντευόμενου σώματος που είναι προσδεμένο στο άκρο (x=) της χορδής και k η σταθερά επαναφοράς του ελατηρίου. Σύμφωνα με τις σχέσεις 6, 9, και και δεδομένου ότι τα σημεία της χορδής με x Ct βρίσκονται σε ισορροπία (σχέση ) το σύστημα ταλαντωτή-χορδής περιγράφεται από τη συνάρτηση Lagrange: x Ct dh, t h x, t h x, t L M k h, t dx ρ F dt (3) t x Η ζητούμενη συνάρτηση hx, t με t T, είναι εκείνη που καθιστά το ολοκλήρωμα της δράσης Sh όπου h x, t def μεταξύ των χρονικών στιγμών t= και t=τ ακρότατο: h x, t t T S h dt L h x, t, h x, t, h x, t min (4) και h x, t def h x, t x Αν hx, t είναι η συνάρτηση που ικανοποιεί τη 4, τότε κάθε άλλη συνάρτηση: hx, t hx, t δh x, t που οι τιμές της διαφέρουν απειροστά από της αντίστοιχες τιμές της hx, t και ικανοποιεί τiς ίδιες συνθήκες με την hx, t τις χρονικές και Τ, ισχύει η σχέση: για κάθε απειροστή συνάρτηση δh x, t. δs h (5) Οι απειροστές συναρτήσεις δh x, t γράφονται: δh x, t ε φ x, t, ε όπου φ x, t αυθαίρετη συνάρτηση που ικανοποιεί της συνοριακές συνθήκες: hx, hx, φx, hx, Τ hx, Τ φ x, Τ (6α) (6β) 4

Υπολογίζουμε τη μεταβολή της δράσης και αντικαθιστούμε στην εξίσωση 5. Μετά από της πράξεις, απορρίπτοντας όρους πέρα της πρώτης τάξης ως προς ε και ολοκληρώνοντας κατά παράγοντες βρίσκουμε: T (, ) x dφ t CT h φ( x, t) h φ( x, t) δs ε dt Mh(, t) kh(, t) φ(, t) dx ρ F dt t t x x h x, t dt Mh, t kh, t φ(, t) dt dx ρh x, t F φ( x, t) x T T x CT x CT T h x, t dt F φ( x, t) x x T T h x t, h x, t dt Mh, t kh, t F φ(, t) dt ρh x, t F φ( x, t) x x x Δεδομένου ότι οι συναρτήσεις φ( x, t ) είναι αυθαίρετες, από την τελευταία σχέση προκύπτουν οι εξισώσεις (6) : ή: h x, t Mh, t kh, t F x, F h x, t h x t t ρ x x (7) (8α) F h x, t h x, t (8β) ρ Επίλυση των εξισώσεων κίνησης του συστήματος ταλαντωτή-χορδής Η εξίσωση 8α είναι μια τυπική εξίσωση κύματος (6). Περιγράφει τη διάδοση της διαταραχής που προκαλεί ο ταλαντωτής στη χορδή. Κάθε συνάρτηση της μορφής x h x, t y t (9) x όπου F / ρ, είναι λύση της 8α. Πράγματι, αν θέσουμε t u και παραγωγίσουμε δύο def φορές τη 9 ως προς x και δύο ως προς t, λαμβάνουμε: d y u h x, t () du Από της και προκύπτει ότι: d y u h x, t () du,, h x t h x t () Η τιμή της σταθεράς, που σύμφωνα με τη 9 ερμηνεύεται ως η ταχύτητα διάδοσης της διαταραχής στη χορδή, έπεται από το συνδυασμό των και 8α: F / ρ (3) Ο ταλαντωτής (k,m) είναι συνδεδεμένος στο άκρο (x=) της χορδής. Επομένως η κίνησή του, h, t περιγράφεται από τη συνάρτηση h t. Η αναλυτική έκφραση της συνάρτησης προκύπτει από τη λύση της εξίσωσης 7. Υπολογίζουμε τον όρο: h x, t h x, t x def x x Παραγωγίζουμε την ισότητα 9 διαδοχικά, ως προς t και ως προς x: 5

dy u h x, t du dy u h x, t du Από της δύο αυτές σχέσεις προκύπτει ότι: h x, t hx, t (4) Στην 4 θέτουμε x= και λαμβάνουμε τη σχέση: h x, t h, t (5) x Σύμφωνα με την 5, η εξίσωση κίνησης του ταλαντωτή (7) γράφεται: F Mh, t h, t kh, t ή: h, t b h, t ω h, t (6) όπου: F ρ b def M και / k ω η συχνότητα ταλάντωσης του ελεύθερου ταλαντωτή (k,m) def M Η εξίσωση 6 είναι γραμμική δεύτερης τάξης ως προς την άγνωστη συνάρτηση h, t. Θεωρώντας ότι ο ταλαντωτής τη χρονική στιγμή t= έχει απομάκρυνση Α από τη θέση ισορροπίας του, η λύση της 6 δίδεται από τη συνάρτηση: h, t Ae λt cos ωt (7) Για να υπολογίσουμε τις τιμές των σταθερών λ και ω, παραγωγίζουμε δύο φορές την 7 ως προς t και αντικαθιστούμε στην 6. Μετά από λίγες πράξεις βρίσκουμε ότι τα λ και ω πρέπει να έχουν τιμές τέτοιες ώστε η ακόλουθη σχέση να ικανοποιείται για κάθε t: λ ω bλ ω ωt ω λ b ωt cos sin Από την τελευταία εξίσωση συνεπάγεται ότι: και b λ (8α) b ω ω (8β) 4 Η συνάρτηση 7 μαζί με τις σχέσεις 8 περιγράφουν την κίνηση του ταλαντωτή που παράγει ελαστικό κύμα κατά μήκος της χορδής Ox. Η κίνηση του κύματος στη χορδή προκύπτει από τη Η x, t για x t : σχέση 9 και την απαίτηση h x, t x y t, (9α) h t y t (9β) x x h, t y t h x, t (9γ) Η απομάκρυνση των σημείων της χορδής από τη θέση ισορροπίας τους συναρτήσει του χρόνου Η x, t (σχέση ), όπου η σταθερά C ταυτίζεται με την περιγράφεται από τη συνάρτηση ταχύτητα διάδοσης της διαταραχής στη χορδή. Με τη βοήθεια της συνάρτησης βήματος (step Η x, t γράφεται: function), η 6

x x Η x, t h, t θ t (3) Τη χρονική στιγμή t η διαταραχή έχει φτάσει μέχρι το σημείο της χορδής με τετμημένη t. Κάθε σημείο με τετμημένη x μεγαλύτερη από t βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας. Για x t, η Η x, t ισούται με την απομάκρυνση του ταλαντωτή από τη θέση ισορροπίας του απομάκρυνση x τη χρονική στιγμή t. Ώστε η κίνηση του κύματος κατά μήκος της χορδής περιγράφεται από τη συνάρτηση: όπου: b F k 4 def def F / ρ, ω ω, b, ω M b x x t x Η x, t Aθ t e cos ω t M (3) Προσομοίωση της κίνησης του συστήματος ταλαντωτή-χορδής στο περιβάλλον αρχείου excel:.5.5.5 -.5 - -.5 - -.5 5 5.5.5.5 -.5 - -.5 - -.5 5 5 (F=N, ρ=,kg/m, M=Kg, k=4n/m) k_pm 7

Βιβλιογραφία. Buck R.G. Advanced Calculus. McGraw-Hill, nd Edition 965. Fetter A., Walecka J. Theoretical Mechanics of Particles and Continua. Dover, 3 3. Goldstein H. Classical Mechanics. Narosa Publishing House, nd ed. 994υ6, 4. Holton G., Brush S. Εισαγωγή στις έννοιες και τις θεωρίες της φυσικής επιστήμης, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Ε.Μ.Π. η Έκδοση 985. 5. Lanczos C. The variational principles of mechanics. Dover books, 4 th ed. 97 6. Logan D.J. Εφαρμοσμένα Μαθηματικά. Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο 8