Κεφάλαιο 8 Ορμή, Ώθηση και Κρούσεις

Σχετικά έγγραφα
Κεφάλαιο 8. Ορμή, ώθηση, κρούσεις

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΛΛΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 07 Ορμή Κρούσεις ΦΥΣ102 1

Ορμή - Κρούσεις, ΦΥΣ Διαλ.19 1

ΥΝΑΜΙΚΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 18/11/2011 ΚΕΦ. 10

Ορμή. Απλούστερη περίπτωση: σύστημα δυο σωματίων, μάζας m 1 και m 2 σε αποστάσεις x 1 και x 2, αντίστοιχα, από την αρχή ενός συστήματος συντεταγμένων

Δυναμική Συστήματος Σωμάτων

Κεφάλαιο M11. Στροφορµή

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

1. Για το σύστηµα που παριστάνεται στο σχήµα θεωρώντας ότι τα νήµατα είναι αβαρή και µη εκτατά, τις τροχαλίες αµελητέας µάζας και. = (x σε μέτρα).

Δυναμική συστημάτων πολλών σωμάτων

Ορμή - Κρούσεις. ΦΥΣ Διαλ.23 1

Α. Η επιτάχυνση ενός σωματιδίου ως συνάρτηση της θέσης x δίνεται από τη σχέση ax ( ) = bx, όπου b σταθερά ( b= 1 s ). Αν η ταχύτητα στη θέση x

Περιστροφική Κινηματική

Κεφάλαιο 9 Γραμμική Ορμή. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΠΛΗΡΕΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Άρα, για τις αντίστοιχες αλγεβρικές τιμές των ταχυτήτων των δύο σωμάτων πριν από την κρούση τους προκύπτει ότι:

10. Παραγώγιση διανυσµάτων

Φυσική Β Λυκειου, Γενικής Παιδείας 3ο Φυλλάδιο - Ορµή / Κρούση

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ 18/11/2011 ΚΕΦ. 9

Σύστηµα αναφοράς κέντρου µάζας

4η εργασία Ημερομηνία αποστολής: 1 Απριλίου 2007 (Τα θέματα κάθε άσκησης θεωρούνται ισοδύναμα)

ΚΡΟΥΣΕΙΣ. the flipped class project. Διαφάνειες μαθήματος

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ, 8 Μαρτίου 2019 Διδάσκοντες: Βαρσάμης Χρήστος, Φωτόπουλος Παναγιώτης


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.

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΔΟΥΑΡΔΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αμπελόκηποι Αθήνα Τηλ.: , ,

ΕΡΓΑΣΙΑ 4 η. Παράδοση Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 3/2/2016 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ. (0,5 μόριο) m1υ1 -m2 υ. 0,5 m/s (1 μόριο)

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κρούσεις - Αρµονική Ταλάντωση Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Απλή Αρµονική Ταλάντωση - Κρούσεις Ενδεικτικές Λύσεις - Γ έκδοση

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Φεβρουάριος 2013

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 1 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2018: ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

2. Οι νόµοι της κίνησης, οι δυνάµεις και οι εξισώσεις κίνησης

Ποια η ταχύτητά του τη στιγµή που έχει περάσει πλήρως από την τρύπα? Λύση µε διατήρηση της ενέργειας. + K f. ! = mg " L & $ !

Ερωτήσεις στις κρούσεις

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Διδάσκοντες: Βαρσάμης Χρήστος, Φωτόπουλος Παναγιώτης

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Απλή Αρµονική Ταλάντωση - Κρούσεις Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

α. Μόνο η ορμή του συστήματος των σωμάτων. β. Η ορμή και η κινητική ενέργεια του κάθε σώματος.

ΘΕΜΑ Β Β1. Ένας ταλαντωτής εκτελεί φθίνουσα ταλάντωση με πλάτος που μειώνεται εκθετικά με το

1. Διατήρηση της Ενέργειας

11 η Εβδομάδα Δυναμική Περιστροφικής κίνησης. Έργο Ισχύς στην περιστροφική κίνηση Στροφορμή

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 19 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ

ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΚΑΛΟΚΑΙΡΙ ο ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 3 ΩΡΕΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΧΟΛΙΑ Η δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα προκαλεί μεταβολή της ταχύτητάς του δηλαδή επιτάχυνση.

ΦΥΣΙΚΗ (ΜΗΧΑΝΙΚΗ-ΚΥΜΑΤΙΚΗ)

Α. ο σώμα αρχίζει να κινείται όταν η προωστική δύναμη γίνει ίση με τη δύναμη της τριβής. Έχουμε δηλαδή

ΕΡΓΟ ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΕΙ ΜΙΑ ΣΤΑΘΕΡΗ ΥΝΑΜΗ

ENOTHTA 1: ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΛΥΣΕΙΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ mu 1 2m. + u2. = u 1 + u 2. = mu 1. u 2, u 2. = u2 u 1 + V2 = V1

Σελίδα 1 από 6 ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 3 ΩΡΕΣ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ:...

Hamiltonian φορμαλισμός

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 16/2/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ A ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Ι

Φυσική Β Γυμνασίου Συνοπτικές Σημειώσεις Επανάληψης

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Κεφάλαιο 2. Κίνηση κατά μήκος ευθείας γραμμής

Πανελλήνιες Εξετάσεις - 10 Ιούνη Φυσική Θετικής & Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Πρόχειρες Λύσεις. Θέµα Β

1. Κινηµατική. x dt (1.1) η ταχύτητα είναι. και η επιτάχυνση ax = lim = =. (1.2) Ο δεύτερος νόµος του Νεύτωνα παίρνει τη µορφή: (1.

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 1 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2018: ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 09 Ροπή Αδρανείας Στροφορμή

2 Η ΠΡΟΟΔΟΣ. Ενδεικτικές λύσεις κάποιων προβλημάτων. Τα νούμερα στις ασκήσεις είναι ΤΥΧΑΙΑ και ΟΧΙ αυτά της εξέταση

Στροφορµή. ΦΥΣ Διαλ.25 1

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΠΥΡΑΥΛΩΝ. Η προώθηση των πυραύλων στηρίζεται στην αρχή διατήρησης της ορμής.

U -m g R e + m g y. R e

Διαγώνισμα Φυσικής Γ Λυκείου Απλή αρμονική ταλάντωση Κρούσεις

4. Ορµή και στροφορµή

Διαγώνισμα Φυσικής Β Λυκείου. ~ Ορμή Διατήρηση ορμής ~

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΩΡΙΑ

ΕΡΓΑΣΙΑ 3 ΟΡΜΗ-ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΟΡΜΗΣ

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

Φυσική Ι 1ο εξάμηνο. Γεώργιος Γκαϊντατζής Επίκουρος Καθηγητής. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ. Ύλη: Ορμή

ΕΡΓΑΣΙΑ 3 ΟΡΜΗ-ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΟΡΜΗΣ

β) Από τον νόμο του Νεύτωνα για την μεταφορική κίνηση του κέντρου μάζας έχουμε: Επομένως το κέντρο μάζας αποκτάει αρνητική επιτάχυνση σταθερού μέτρου

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 03 Νόμοι κίνησης του Νεύτωνα

Εισαγωγή στις Φυσικές Επιστήμες ( ) ΘΕΜΑ 1

Φυσική προσανατολισμού

... Σχετικότητα. Αναίρεση λοιπόν της ιδέας απόλυτου χρόνου ή χώρου, εισαγωγή απόλυτου χωροχρόνου.

Γενικευμένες συντεταγμένες

11 η Εβδομάδα Δυναμική Περιστροφικής κίνησης. Έργο Ισχύς στην περιστροφική κίνηση Στροφορμή Αρχή διατήρησης στροφορμής

ΘΕΜΑ Α: ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 180min ΤΜΗΜΑ:. ONOMA/ΕΠΩΝΥΜΟ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΘΕΜΑ 1 ο ΘΕΜΑ 2 ο ΘΕΜΑ 3 ο ΘΕΜΑ 4 ο ΣΥΝΟΛΟ ΜΟΝΑΔΕΣ

Δυναµική. ! F(δύναµη), m(µάζα), E(ενέργεια), p(ορµή),! Πως ένα σώµα αλληλεπιδρά µε το περιβάλλον του! Γιατί σώµατα κινούνται µε το τρόπο που κινούνται

Φυσική για Μηχανικούς

ΦΥΣ Διαλ Δυναµική

Κεφάλαιο 11 Στροφορμή

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΕΙΔΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΔΥΝΑΜΕΩΝ Βαρυτική Δύναμη Βάρος Κάθετη Δύναμη σε Επιφάνεια Τάση Νήματος Τριβή Οπισθέλκουσα Δύναμη και Οριακή Ταχύτητα

Έργο Ενέργεια. ΦΥΣ Διαλ.15 1

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

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 24/09/2017 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

Κεφάλαιο M5. Οι νόμοι της κίνησης

Κεφάλαιο M4. Κίνηση σε δύο διαστάσεις

ΚΡΟΥΣΗ. α. η ολική κινητική ενέργεια του συστήματος. β. η ορμή του συστήματος. 1. Σε κάθε κρούση ισχύει

Μια κρούση και τα έργα της δύναμης του ελατηρίου

ΦΥΣ 111 Γενική Φυσική Ι 8 η Εργασία Επιστροφή:

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 23/9/2015 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

Κεφάλαιο 9. A little knowledge is a dangerous thing, so is a lot. Albert Einstein. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

16. Να γίνει µετατροπή µονάδων και να συµπληρωθούν τα κενά των προτάσεων: α. οι τρεις ώρες είναι... λεπτά β. τα 400cm είναι...

Transcript:

Κεφάλαιο 8 Ορμή, Ώθηση και Κρούσεις Η ορμή είναι από τα πλέον βασικά φυσικά μεγέθη. Επεκτείνει την κατανόηση των νόμων του Νεύτωνα. Και όπως η ενέργεια είναι μια ποσότητα που διατηρείται στο σύμπαν.

d υ d 2 ος Νόμος του Νεύτωνα: Fολ m ( mυ ) dt dt Το άθροισμα των δυνάμεων είναι ίσο με το ρυθμό mυ μεταβολής του, το οποίο ονομάζεται Ορμή ή γραμμική ορμή. ΟΡΙΣΜΟΣ ΟΡΜΗΣ Ορμή και Ώθηση P mυ Η Ορμή είναι διανυσματικό μέγεθος. Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα γράφεται: F ολ dp dt Και η συνολική δύναμη σχετίζεται Τόσο με τη μεταβολή του όσο και με τη μεταβολή της μάζας 2 υ

Έστω σταθερή δύναμη που ενεργεί σε σώμα: dp P Fολ Fολ t P P2 P1 J Ορισμός Ώθησης dt t J και Fολ και P Fολ t J t Εάν η δύναμη δεν είναι σταθερή: dp Fολ Fολdt dp, Ολοκληρώνουμε από t1 έως t1 dt t2 και F dt P P J t 1 ολ 2 1 Γενικός ορισμός Ώθησης: Ορμή και Ώθηση J t t 2 1 Fολdt 3

Γενικός ορισμός Ώθησης: Ορμή και Ώθηση J t t 2 1 Fολdt 4

Σύγκριση Ορμής και Κινητικής Ενέργειας Βασική διαφορά μεταξύ ορμής και κινητικής ενέργειας Μεταβολή ορμής οφείλεται στην ώθηση της δύναμης που εξαρτάται από το χρόνο δράσης της δύναμης. Μεταβολή κινητικής ενέργειας οφείλεται στο έργο της δύναμης το οποίο εξαρτάται από την απόσταση που δρα η δύναμη. 5

Σχέση Ορμής και Κινητικής Ενέργειας Όταν εφαρμόζεται μια συνολική δύναμη F ολ σε σύστημα επιφέρει μεταβολή της κινητικής ενέργειας και της ορμής του: P P2 P1 Fολ t και K K2 K1 Fολ s Σχέση κινητικής ενέργειας - ορμής: 2 1 2 1 1 1 P 1 P K mυ mυυ P υ P και 2 2 2 2 m 2 m 1 ( ) 1 ( ) 1 dk d P P d dp ( υ υ + υ mυ dυ + dp υ) 2 2 2 1 ( ) 1 υ mdυ + dp υ ( υ dp + dp υ) υ dp. Αυτό ισχύει όταν dp P 2 2 dk Για δεδομένη ταχύτητα η υ dk d K υ dp υ Fextdt υ Fext Fext δύναμη είναι ανάλογη της 2 dt υ dt μεταβολής της Κινητικής Ενέργειας! 6

Διατήρηση Ορμής 1. Έστω σώμα Α απομονωμένο F ολ 0 τότε dp F ολ 0 P σταθερή dt 2. Έστω απομονωμένο σύστημα 2 σωμάτων A και B που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Οι δυνάμεις αυτές είναι ίσες και αντίθετες σύμφωνα με τον 3 ο νόμο του Νεύτωνα, οπότε: ος 3 νόμος FBA, FAB, FBA, + FAB, 0 και από ος dpb dpa d 2 νόμος ( ) d FBA, + FAB, 0 + 0 PB + PA 0 P0λ 0 dt dt dt dt Οι εσωτερικές δυνάμεις που ενεργούν σε απομονωμένο σύστημα δεν αλλάζουν την ορμή του συστήματος. Εάν το άθροισμα των εξωτερικών δυνάμεων που ενεργούν σε απομονωμένο σύστημα είναι μηδέν, η συνολική ορμή του συστήματος παραμένει σταθερή (διατηρείται). 7

Ορμή συστήματος σωματιδίων Η συνολική ορμή P συστήματος sys σωματιδίων ορίζεται ως: P mv p Από 2 ο Νόμο του Νεύτωνα: dp sys p Fext Fnetext dt sys εσωτερικές δυνάμεις αναιρούνται ανά δύο (3 ος Νόμος). 8

Μη ελαστικές κρούσεις: Κρούσεις Δυο σώματα έρχονται σε επαφή ειδική περίπτωση: Τελείως μη ελαστική κρούση (Πλαστική) (ένωση 2 σωμάτων ή διάσπαση ενός σε θραύσματα) Δεν διατηρείται η Κινητική Ενέργεια Ελαστικές κρούσεις : Διατηρείται η Κινητική Ενέργεια Προσοχή: Διατήρηση Ορμής! Εάν δεν υπάρχουν εξωτερικές δυνάμεις 9

Μη Ελαστικές Κρούσεις Κρούση σωματίων A και B των οποίων η αρχική και η τελική κίνηση συμβαίνει στην διεύθυνση x. (1-D) Διατηρείται μόνο η ΟΡΜΗ maυa 1x + mbυb 1x maυa2x + mbυb2x (για όλες τις κρούσεις) m υ + m υ ( m + m ) υ (για τελείως μή ελεστική κρούση) A A1x B B1x A B f Παράδειγμα Βαλλιστικό εκκρεμές ΠΡΙΝ ΚΡΟΥΣΗ ΑΜΕΣΩΣ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΚΡΟΥΣΗ ΜΕΓΙΣΤΗ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ 10

Παράδειγμα Έκρηξη M ΠΡΙΝ v v 2 1 m 1 m 2 ΜΕΤΑ Παράδειγμα: m 1 M/3 m 2 2M/3 Μετά την έκρηξη, ποιο θραύσμα έχει την μεγαλύτερη ορμή; (Ίδιο μέτρο, αντίθετη κατεύθυνση) ποιο θραύσμα έχει την μεγαλύτερη ταχύτητα; m 1 v 1 - m 2 v 2, οπότε μικρότερη μάζα έχει μεγαλύτερη ταχύτητα: v 1 > v 2. Διατηρείται η κινητική ενέργεια? ΟΧΙ! K ήταν 0 πριν, είναι μεγαλύτερη μετά την έκρηξη. (εσωτερική μη-συντηρητική δύναμη παράγει έργο.) 11

Ελαστική Κρούση σε 1-D ΠΡΙΝ ΠΡΙΝ ΜΕΤΑ ΜΕΤΑ m υ + m υ m υ + m υ A A B B A Af B Bf (διατήρηση ορμής) 1 2 2 1 2 2 maυa + mbυb maυaf + mbυbf (διατήρηση ΚΕ) 2 2 ma mb 2mB υaf υa + υb m + m m + m A B A B 2mA mb ma υ υ + υ m + m m + m Bf A B 20/11/2011 A B ΚΕΦ. 8 A B 12

Ελαστική Κρούση σε 2-D 1 1 m υ m υ + m υ 2 2 m υ m υ υ ΠΡΙΝ 2 2 2 A A1 A A2 B B2 2 2 2 A A1 A A2 B2 mb ΜΕΤΑ m υ m υ + m υ A A1x A A2x B B2x 0 m υ + m υ (y -D) A A2y B B2y (x -D) Από τις 2 αυτές εξισώσεις Υπολογίζονται οι γωνίες α και β 13

Κέντρο Μάζας Έστω αριθμός σωματιδίων με μάζες m 1, m 2... Που είναι διατεταγμένα στο επίπεδο (x,y) (x 1, y 1 ) είναι οι συντεταγμένες θέσης του m 1, (x 2, y 2 ) του m 2 ΚΕΝΤΡΟ ΜΑΖΑΣ του συστήματος των σωματιδίων ορίζεται το σημείο με συντεταγμένες (x cm, y cm ) που δίνονται από: x cm m1x1 + m2x m + m 1 2 + m3x3 +... + m +... 2 3 m x m y cm m1 y1 + m2 y2 + m3 y3 +... m + m + m +... 1 2 3 m y m 14

Κέντρο Μάζας Κέντρο μάζας συστήματος N σωματιδίων με μάζες m 1, m 2, m 3,... Και θέσεις (x 1, y 1, z 1 ), (x 2, y 2, z 2 ), (x 3, y 3, z 3 ),... Ορίζεται από συναρτήσει των διανυσμάτων θέσης των σωματιδίων από: r cm m1r1 + m2r2 + m3r3 +... m + m + m +... 1 2 3 m r Κέντρο μάζας είναι η κατά μάζα σταθμισμένη μέση θέση των σωματιδίων Εάν παραγωγίσουμε την έκφραση αυτή ως προς το χρόνο έχουμε για την ταχύτητα το κέντρου μάζας: v cm m1v 1 + m2v2 + m3v3 +... m + m + m +... 1 2 3 m m m v 15

Και επειδή: Κέντρο Μάζας mv mv Mv mv P m cm cm M η συνολική μάζα του συστήματος σωματιδίων Η συνολική ΟΡΜΗ του συστήματος Συνολική ορμή ισούται με την συνολική μάζα επί την ταχύτητα του Κέντρου Μάζας Για σύστημα σωματιδίων που δεν ασκούνται εξωτερικές δυνάμεις (απομονωμένο), η συνολική ορμή είναι σταθερή, συνεπώς η ταχύτητα του κέντρου μάζας είναι επίσης σταθερή. Κίνηση του κέντρου μάζας και εξωτερικές δυνάμεις Ας αρχίσουμε από την εξίσωση κίνησης του ι σωματιδίου ενός συστήματος σωματιδίων ή ενός στερεού: dp dt F F + F ολ ext j j 16

Κίνηση Κέντρου Μάζας Αθροίζουμε για όλα τα σωματίδια του συστήματος dp d dp p Fext + Fj Fext ι dt dt ι dt j, Το διπλό άθροισμα είναι μηδέν αφού αθροίζουμε όλες τις εσωτερικές δυνάμεις που ανά δυο είναι ίσες και αντίθετες 3 ος Νόμος. Συνεπώς: 2 ος ΝΟΜΟΣ ΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Η ΣΩΜΑ dp Ma m a m a m a F cm 1 1 2 2 3 3... dt + + + ext F j j, 0 17

Κινητική ενέργεια συστήματος σωματιδίων Συναρτήσει της ταχύτητας του CM και της σχετικής ταχύτητας ως προς το CM: r r c r Έστω ότι το σωματίδιο ι είναι στο σημείο P και το Ο Α είναι το σύστημα αναφοράς ενός παρατηρητή ενώ το Ο Β είναι το CM d d d r rc + r r rc + r υ υc + υ dt dt dt 1 1 ( K m ) ( ) υ υ m υc υ + υc + υ 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 mυc + mυ + υ c mυ Mυc + mυ 2 2 2 2 dr d d υ c mυ υ c m υ c mr υc Mr c 0 dt dt dt K K + K c rel 18

Συστήματα μεταβλητής μάζας Χρήση του 2 ου Νόμου στη γενική του μορφή και υπολογισμό των ποσοτήτων, κυρίως του dp και της F ext πρωτογενώς: F ext dp dt Γενικά: Ο υπολογισμός του dp πρέπει να γίνεται σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς. α) Σταγόνα μέσα σε υδρατμούς v ταχύτητα σταγόνας, F εξωτερική δύναμη, v υ η ταχύτητα των υδρατμών υδρατμοί σταγόνα v υ F v 19

υδρατμοί σταγόνα Συστήματα μεταβλητής μάζας Ο υπολογισμός του dp σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς v v υ Σύστημα: Σταγόνας υδρατμών σε t και t+dt Σταγόνα Υδρατμοί (κλάσμα) Ορμή συστήματος t m, v, dm, v υ mv+dmv υ t+dt m+dm, v+dv - (m+dm)(v+dv) F dp(m+dm)(v+dv) (mv + dmv υ )mv+mdv+vdm+dvdm-mv-dmv υ dpmdv+dm(v-v υ ) dp dυ dm m + ( υ υυ ) dt dt dt Αυτή είναι διανυσματική εξίσωση, συνεπώς θα προκύψουν γενικά 3 διαφορικές εξισώσεις για να υπολογίσουμε π.χ. υ(t). F ext dp dt 20

Συστήματα μεταβλητής μάζας β) Ταινία μεταφοράς Ο υπολογισμός του dp σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς Σύστημα: Ταινίας Μεταφοράς Υλικού Ταινία+υλικό Υλικό που θα ενσωματωθεί στην ταινία Ορμή συστήματος t Μ+m, v dm, v0, 0 (M+m)v t+dt Μ+m+dm, v - (Μ+m+dm)v dp(μ+m+dm)v -(M+m)vdmv F ext dp dt dm dt υ Αυτή μας δίνει κατευθείαν τη δύναμη σε 1D, και υποθέτοντας υ σταθερό, για δεδομένο dm/dt 21

Συστήματα μεταβλητής μάζας γ) Πύραυλος Ο υπολογισμός του dp σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς. F ext Σύστημα: Πύραυλος Πύραυλος Αέρια Ορμή συστήματος t m, v - mv t+dt m-dm, v+dv dm, v-v e (m-dm)(v+dv)+dm(v-v e ) dp(m-dm)(v+dv)+dm(v-v e )-mvmv+mdv-dmv-dvdm+dmv-dmv e -mv mdv-dmv e Συνεπώς η εξίσωση κίνησης είναι: dp dυ dm m υe dt dt dt Ζητούμενο η συνάρτηση υ(t). Συγκεκριμένο πρόβλημα: 22

Συστήματα μεταβλητής μάζας Πύραυλος στο πεδίο βαρύτητας της Γης Αδρανειακό σύστημα: Παρατηρητής στη Γη +z Ζητούμενο η συνάρτηση υ(t). Συγκεκριμένο πρόβλημα: Κίνηση κατακόρυφη προς τα επάνω. F ext -mg, g σταθερό, v e -v e, η αρχική μάζα είναι m 0, η τελική m f και ο ρυθμός εκπομπής αερίων σταθερός dm/dtc. Συνεπώς η εξίσωση κίνησης είναι: dp dυ dm dυ dm F mg m + υ ext m υe e dt dt dt dt dt dυ 1 dm dm g υe dυ gdt υe dt m() t dt m() t υe υ t m dm Ολοκλήρωση dυ gdt υ e υ( t) υ0 gt υeln mt () υ0 0 m0 m0 Τελικά υ( t) υ0 gt + υe ln mt () 23 m() t m 0

Προβλήματα για μελέτη Από το βιβλίο 8.54, 8.66, 8.73,8.90, 8.101, 8.102 24