Β) Μέχρι τη στιγµή t 1 που ξετυλίγεται όλο το νήµα, Β-1) Κατά πόσο διάστηµα x έχει µετατοπιστεί ο κύλινδρος, πόση ενέργεια

Σχετικά έγγραφα
ιονύσης Μητρόπουλος Ζ Ο

Κυλιόµενος κύλινδρος πέφτει πάνω σε οριζόντιο στερεωµένο ελατήριο. 3 m/sec. Να εξετάσετε στην περίπτωση αυτή αν, τη

Όταν υπάρχει ΑΚΙΝΗΤΟ σηµείο

. Μητρόπουλος Στερεό F 1 F 2 (2) (1)

mg ηµφ Σφαίρα, I = 52

Περί κύλισης και τριβής.

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος Ι Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

Μηχανική Στερεού Ασκήσεις Εμπέδωσης

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ 2013

Μια διπλή τροχαλία. «χωμένη» στο έδαφος και στο τέλος ολισθαίνει.

Οι τροχαλίες θεωρούνται κυλινδρικά σώµατα µε ροπή αδράνειας ως προς τον άξονα περιστροφής τους I. = mr και g=10m/s 2.

F r. 1

Συνταγολόγιο Φυσικής Μηχανική Στερεού Σώµατος. Επιµέλεια: Μιχάλης Ε. Καραδηµητρίου, MSc Φυσικός.

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος

Το Θ.Μ.Κ.Ε. και η σύνθετη κίνηση

Γιο Γιο σε Τροχαλία και μια Ολίσθηση που μετατρέπεται σε Κύλιση

Διαγώνισμα Γ Λυκείου Θετικού προσανατολισμού. Διαγώνισμα Μηχανική Στερεού Σώματος. Τετάρτη 12 Απριλίου Θέμα 1ο

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ

F r. 1

A) Να βρεθεί η γωνιακή επιτάχυνση του τροχού, καθώς και ο αριθµός των στροφών

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 3: ΡΟΠΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ - ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΝΟΜΟΣ ΣΤΡΟΦΙΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Άσκηση 1. (Ροπή αδράνειας - Θεμελιώδης νόμος στροφικής κίνησης)

3.6. Σύνθετα θέματα στερεού. Ομάδα Δ.

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

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

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΦΥΣΙΚΗ

ΕΡΓΑΣΙΑ 8 ΚΙΝΗΣΗ ΜΕ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΠΟΥ ΔΕΝ ΕΧΟΥΝ ΤΗΝ ΙΔΙΑ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΚΑΙ ΤΡΙΒΗ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΑΥΕΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/03/2014

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Άσκηση 1. (Κινητική ενέργεια λόγω περιστροφής. Έργο και ισχύς σταθερής ροπής)

ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΣΤΕΡΕΟΥ 1. ΘΕΜΑ Α Στις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α.5 να σημειώσετε την σωστή απάντηση

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

Μια κρούση, δύο ολισθήσεις και μια ενδεχόμενη κύλιση

3.3. Δυναμική στερεού.

Μηχανικό Στερεό. Μια εργασία για την Επανάληψη

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Διαγώνισμα Γ Λυκείου Θετικού προσανατολισμού. Διαγώνισμα Μηχανική Στερεού Σώματος. Σάββατο 24 Φεβρουαρίου Θέμα 1ο

3.1. Κινηματική στερεού.

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. (Θέμα Δ) Άσκηση 2. (Κύλιση χωρίς ολίσθηση, σχέση υ cm και ω, σχέση α cm και a γων )

Μελέτη στροφικής κίνησης µε στιγµιαίο άξονα

Για τις παραπάνω ροπές αδράνειας ισχύει: α. β. γ. δ. Μονάδες 5

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΕΡΕΟ. ΘΕΜΑ Α (μοναδες 25)

Ασκήσεις. Φυσική Γ Λυκείου - Μηχανική στερεού σώματος

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 5 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΜΑΡΤΙΟΣ 2017: ΘΕΜΑΤΑ

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος Ι

Β ΛΥΚΕΙΟΥ - ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος ΙΙ Ενδεικτικές Λύσεις Κυριακή 28 Φλεβάρη 2016 Θέµα Α

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ» ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Μερικοί µύθοι για την ΤΡΙΒΗ.

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Διαγώνισμα: Μηχανική Στερεού Σώματος

Τίτλος Κεφαλαίου: Στερεό σώµα. Ασκήσεις που δόθηκαν στις εξετάσεις των Πανελληνίων ως. Γεώργιος Μακεδών, Φυσικός Ρ/Η Σελίδα 1

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ

Μηχανική Στερεού Σώματος

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος ΙΙ

Β. Συµπληρώστε τα κενά των παρακάτω προτάσεων

Τα σώματα τα έχουμε αντιμετωπίσει μέχρι τώρα σαν υλικά σημεία. Το υλικό σημείο δεν έχει διαστάσεις. Έχει μόνο μάζα.

γ) το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας του δίσκου τη στιγμή κατά την οποία έχει ξετυλιχθεί όλο το σχοινί.

ταχύτητα μέτρου. Με την άσκηση κατάλληλης σταθερής ροπής, επιτυγχάνεται

Μην χάσουμε τον σύνδεσμο ή τον κινηματικό περιορισμό!!!

υναµική στερεού. Οµάδα Γ

ιαγώνισµα Α Τάξης Ενιαίου Λυκείου Τετάρτη 8 Απρίλη 2015 υναµική - Ενέργεια Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

Μηχανική Στερεού. ω rad/s t(s)

Μηχανική Στερεού Σώματος. Κόβοντας τα Νήματα

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2017 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 6

ΘΕΜΑ Γ, Δ. γ. 0,3 m δ. 112,5 rad] 3. Η ράβδος του σχήματος περιστρέφεται με σταθερή γωνιακή

Θ.Μ.Κ.Ε. ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΤΗ ΚΙΝΗΣΗ

Φύλλο Εργασίας στο 2ο Νόµο Νεύτωνα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: Κινήσεις στερεών, ροπή αδράνειας, ισορροπία στερεού

[1kgm 2, 5m/s, 3,2cm, 8rad/s][1kgm 2, 5m/s, 3,2cm, 8rad/s]

ΘΕΜΑ 1. Λύση. V = V x. H θ y O V 1 H/2. (α) Ακίνητος παρατηρητής (Ο) (1) 6 = = (3) 6 (4)

Κινητική ενέργεια κύλισης

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΕ ΔΥΟ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ

3.2. Ισορροπία στερεού.

Κ τελ Κ αρχ = W αντλ. + W w 1 2 m υ2-0 = W αντλ. - m gh W αντλ. = 1 2 m υ2 + m gh. Άρα η ισχύς της αντλίας είναι: dw m υ + m g h m υ + g h

ΟΡΟΣΗΜΟ α. =α. γων. R γ. Όλα τα σημεία του τροχού που είναι σε ύψος R από τον δρόμο έχουν ταχύτητα υ=υ cm

Άξονες περιστροφής στερεού

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ. Δίνεται ότι η ροπή αδράνειας του δίσκου ως προς τον άξονα Κ είναι Ι= M R

Ροπή αδράνειας. q Ας δούµε την ροπή αδράνειας ενός στερεού περιστροφέα: I = m(2r) 2 = 4mr 2

ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΚΙΝΗΣΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΕΧΕΙ ΑΝΤΛΗΘΕΙ ΑΠΟ ΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ.

2 η ΟΜΑΔΑ. ΦΥΣ η Πρόοδος: 21-Νοεµβρίου-2009

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).

ΦΥΣ 111 Γενική Φυσική Ι 4 η Εργασία Επιστροφή: Ένα κιβώτιο µάζας 20kg το οποίο είναι συνδεδεµένο µε µία τροχαλία κινείται κατά µήκος µίας

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

% ] Βαγγέλης Δημητριάδης 4 ο ΓΕΛ Ζωγράφου

Κύληση. ΦΥΣ Διαλ.33 1

2) Βάρος και κυκλική κίνηση. Β) Κυκλική κίνηση

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. = 2r, τότε:

Μια κινούμενη τροχαλία.

Διαγώνισμα Φυσικής Α Λυκείου

6ο Πρόχειρο Τεστ Γ Τάξης Λυκείου Θεµελιώδης Νόµος Στροφικής Κίνησης Σύνολο Σελίδων: πέντε (5) - ιάρκεια Εξέτασης: 90 min Βαθµολογία % Ονοµατεπώνυµο:

EΡΓΑΣΙΑ 5 η Καταληκτική ηµεροµηνία παράδοσης: 20 Ιουλίου 2003

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Στερεό (Μέχρι Ροπή Αδράνειας) Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. Α)Σε κάθε μια από τις ερωτήσεις (1-4) να σημειώσετε στο τετράδιό σας τη σωστή απάντηση.

Ισορροπία στερεού Ποιες είναι οι δυνάμεις που ασκούνται; Ένας Κύλινδρος Πάνω σε μια Σφήνα. Υλικό Φυσικής Χημείας

Διαγώνισμα Μηχανική Στερεού Σώματος

Transcript:

Ένας κύλινδρος που σπινάρει Νήµα τυλίγεται σε λεπτό αυλάκι κατά µήκος της περιφέρειας κυλίνδρου, που έχει µάζα M=2kg και ακτίνα R = 0,2m. Ο κύλινδρος συγκρατείται αρχικά στη θέση που φαίνεται στο σχήµα, µε το νήµα να εξέχει τεντωµένο από το πάνω µέρος σε οριζόντια θέση, ενώ το τυλιγµένο µήκος του είναι L=2m. ο επίπεδο είναι οριζόντιο και ο συντελεστής τριβής µεταξύ δαπέδου και κυλίνδρου είναι µ ορ = µ ολ = µ = 0,1. Ασκώντας στο άκρο του νήµατος σταθερή οριζόντια δύναµη =18N αφήνουµε ελεύθερο τον κύλινδρο τη στιγµή t=0 να κινηθεί. ο νήµα ξετυλίγεται χωρίς να γλιστρά και παραµένει τεντωµένο µέχρι να ξετυλιχτεί όλο και να φύγει από τον κύλινδρο. Α) Για όσο χρόνο το νήµα ξετυλίγεται, Α-1) Να εξετάσετε ποιά φορά έχει η τριβή. Α-2) Να εξετάσετε επίσης αν ο κύλινδρος κυλίεται µε ή χωρίς ολίσθηση. Α-3) Να υπολογίσετε τα µέτρα της επιτάχυνσης του κέντρου µάζας του κυλίνδρου, καθώς και της γωνιακής του επιτάχυνσης, όσο τον τραβάµε µε το νήµα. Β) Μέχρι τη στιγµή t 1 που ξετυλίγεται όλο το νήµα, Β-1) ατά πόσο διάστηµα x έχει µετατοπιστεί ο κύλινδρος, πόση ενέργεια του προσφέρθηκε µέσω της και πόση χάθηκε σε θερµότητα; Β-2) Ποιά είναι τη στιγµή αυτή τα µέτρα υ cm και ω της ταχύτητας του κέντρου µάζας και της γωνιακής ταχύτητας που έχει αποκτήσει ο κύλινδρος; Γ) Να περιγράψετε ποιοτικά την κίνηση του κυλίνδρου µετά τη στιγµή t 1. Μετά από πόσο χρόνο t αποκτά το κέντρο µάζας σταθερή ταχύτητα υ και ποιό το µέτρο της; (Ροπή αδράνειας κυλίνδρου ως προς τον άξονά του Ι = ½ M R² και g = 10 m/s²) ΑΠΑΝΗΗ (α σύµβολα παριστάνουν µέτρα µεγεθών) Α) Με την επίδραση της ο κύλινδρος αρχίζει να επιταχύνεται και µεταφορικά προς τα δεξιά αλλά και στροφικά κατά τη φορά του ρολογιού. ΠΑΡΕΝΘΕΗ: Αν ο κύλινδρος του διπλανού σχήµατος, ακίνητος αρχικά, αποκτήσει µόνο µεταφορική επιτάχυνση α cm (π.χ. µε την επίδραση οριζόντιας δύναµης που ασκείται στο CM), τότε το σηµείο επαφής τείνει να ολισθήσει προς τα δεξιά, οπότε εµφανίζεται τριβή προς τα αριστερά, που µπορεί να είναι είτε στατική ή τριβή ολίσθησης. ελίδα 1 (από 5) τ

Αν πάλι αποκτήσει µόνο γωνιακή επιτάχυνση α γων (π.χ. µε την επίδραση ροπής τ κατά τον άξονά του, όπως οι κινητήριοι τροχοί ενός αυτοκινήτου), τότε το σηµείο επαφής τείνει να ολισθήσει προς τα αριστερά και η τριβή που εµφανίζεται (στατική ή ολίσθησης) έχει φορά προς τα δεξιά. ι γίνεται όµως στη δική µας περίπτωση, όπου ο κύλινδρος αποκτά ταυτόχρονα και τις δύο αυτές επιταχύνσεις; Η επιτάχυνση τώρα του σηµείου προκύπτει από την επαλληλία της µεταφορικής επιτάχυνσης α cm µε φορά προς τα δεξιά, και της επιτρόχιας α γων R µε φορά προς τα αριστερά: α = α cm α γων R. Έτσι έχουµε: Αν α cm > α γων R τότε η αναπτυσσόµενη τριβή έχει φορά προς τα αριστερά. Αν α cm < α γων R τότε η τριβή έχει φορά προς τα δεξιά. Αν τέλος α cm = α γων R τότε το δεν τείνει να ολισθήσει και δεν αναπτύσσεται καθόλου τριβή. Μπορούµε να πούµε γενικότερα, ότι η τριβή αντιστέκεται σ εκείνη την κίνηση (µεταφορική ή στροφική), εξαιτίας της οποίας το σηµείο επαφής αποκτά µεγαλύτερη επιτάχυνση. Πώς θα υπολογίσουµε όµως τις δύο επιταχύνσεις για να κάνουµε σύγκριση, αφού η τριβή είναι άγνωστη; Μα η τριβή δεν προκάλεσε τις δύο αυτές επιταχύνσεις, απεναντίας εµφανίστηκε εξ αιτίας τους. Ένας σύντοµος τρόπος για να βρούµε την κατεύθυνσή της είναι να την αγνοήσουµε αρχικά. Α-1) Επανερχόµενοι λοιπόν στο πρόβληµα αγνοούµε αρχικά την τριβή και εφαρµόζουµε τους νόµους του Νεύτωνα για τη µεταφορική και στροφική κίνηση, για να βρούµε και να συγκρίνουµε τις επιταχύνσεις α cm και α γων R: x = M α cm (1) τ (κ) = Ι α γων (2) Υποθέτοντας ότι το δάπεδο είναι λείο, οι σχέσεις (1) και (2) γίνονται: = M α cm α cm = /Μ και R = ½ M R² α γων α γων R = 2/Μ Είναι εµφανές ότι α cm < α γων R από όπου φαίνεται ότι το σηµείο επαφής τείνει να γλιστρήσει προς τα πίσω. Εποµένως θα πρέπει να εµφανίζεται τριβή προς τα εµπρός (δεξιά). τη συνέχεια θα εφαρµόσουµε πάλι τους νόµους του Νεύτωνα συµπεριλαµβάνοντας και την τριβή, επαληθεύοντας και την πρόβλεψη που κάναµε για τη φορά της. Θ N Mg Ζ Η τριβή λοιπόν θα πρέπει να έχει φορά προς τα δεξιά και οι σχέσεις (1) και (2) γίνονται: + = M α cm (3) ( ) R = ½ M R² α γων = ½ M α γων R (4) ελίδα 2 (από 5)

Επαλήθευση: Αν η φορά της τριβής ήταν αριστερά αντί δεξιά, τότε οι σχέσεις (3) και (4) θα είχαν τη µορφή: = M α cm α cm = ( )/Μ (+) R = ½ M R² α γων α γων R = 2(+)/Μ Θα έπρεπε επίσης στην περίπτωση αυτή να ισχύει: α cm > α γων R ( )/Μ > 2(+)/Μ < 0 που είναι άτοπο. Α-2) Υποθέτουµε αυθαίρετα ότι ο κύλινδρος κυλίεται στο δάπεδο χωρίς να ολισθαίνει. την περίπτωση αυτή: N Mg i) η τριβή θα είναι στατική και θα ισχύει: µ N µ Mg ii) α cm = α γων R (6) και µε συνδυασµό των (3), (4) και (6) θα παίρναµε: 4 α CM = και 3M = (7) 3 = (5) Για τα δεδοµένα του προβλήµατος όµως, από τις (5) και (7) προκύπτει αντίστοιχα ότι 2Ν και =6Ν. ηλαδή η διαθέσιµη οριακή τριβή δεν επαρκεί για να εµποδίζει την ολίσθηση. Εποµένως, συµβαίνει ολίσθηση, ο κύλινδρος κινείται δηλαδή «σπινάροντας», και η τριβή έχει µέτρο: = ολίσθησης = µ Μg = 2N (8) Α-3) Από τις σχέσεις (3), (4) και (8) υπολογίζουµε τις ζητούµενες επιταχύνσεις: α cm = (+)/Μ α cm = 10 m/s² (9) α γων = 2( )/(Μ R) α γων = 80 r/s² (10) ΠΑΡΑΗΡΗΗ: Η επιτρόχια επιτάχυνση του σηµείου επαφής έχει µέτρο α γων R = 16 m/s² και φορά προς τα πίσω, οπότε είναι εµφανές ότι ο κύλινδρος σπινάρει, εφόσον α cm < α γων R Β) ύµφωνα µε την εκφώνηση, το τυλιγµένο κοµµάτι του νήµατος έχει αρχικά µήκος L=2m και ξετυλίγεται όλο. ο σηµείο Ζ µετατοπίζεται εποµένως κατά L ως προς τη κορυφή Θ του κυλίνδρου. Ο κύλινδρος στρέφεται κατά θ = L/R και ταυτόχρονα µετατοπίζεται έστω κατά x. Β-1) Ισχύει θ = ½ α γων t 1 ² και x = ½ α cm t 1 ² x/θ = α cm /α γων x L R α α CM = = 1,25 m (11) γων ελίδα 3 (από 5)

Β-2) Μέσω του έργου της δύναµης προσφέρθηκε στον κύλινδρο ενέργεια: W = (L+x) = 58,5 J (12) Εάν δεν υπήρχε ολίσθηση ο κύλινδρος θα είχε µετατοπιστεί κι αυτός κατά L (L>x). Λόγω ολίσθησης όµως «έµεινε πίσω» κατά διάστηµα L x, ολίσθησε δηλαδή προς τα πίσω σε σχέση µε το δάπεδο κατά το διάστηµα αυτό. Εξαιτίας της τριβής ολίσθησης χάθηκε σε θερµότητα ποσό ενέργειας: Q = W = (L x) = 1,5 J (13) Πράγµατι, στη µεταφορική κίνηση µεταφέρθηκε ενέργεια: 1 = W = (+) x (14) στη στροφική: K 2 = W τ = ( ) R θ = ( ) L (15) και ισχύει: K 1 + K 2 + Q = W (+) x + ( ) L + Q = (L+x) Q = (L x) Από τις σχέσεις (14) και (15) υπολογίζουµε τα ζητούµενα µέτρα υ cm και ω: 1 = (+) x ½ Μ υ cm ² = (+) x υ cm = 5 m/s (16) K 2 = ( ) L ½ (½ΜR²) ω² = ( ) L ω = 40 r/s (17) Γ) Η ταχύτητα του σηµείου τη χρονική στιγµή t 1 είναι: υ = υ cm ω R = 3 m/s έχει δηλαδή φορά προς τα αριστερά. N υ cm ω Ο κύλινδρος εξακολουθεί λοιπόν να κινείται «σπινάροντας» και η τριβή ολίσθησης από το δάπεδο συνεχίζει να έχει φορά προς τα δεξιά και τιµή = 2Ν, όπως βρήκαµε στο ερώτηµα Α-2. Mg Μ άλλα λόγια, συνεχίζει να επιταχύνεται µεταφορικά, αλλά η στροφική του κίνηση είναι στη τώρα επιβραδυνόµενη, µέχρι κάποια νέα στιγµή t 2 που θα µηδενιστεί η ταχύτητα υ του σηµείου επαφής και µαζί της και η τριβή. Η κίνησή του µετά τη στιγµή t 2 θα γίνει οµαλή κύλιση χωρίς ολίσθηση. Αν είναι υ και ω αντίστοιχα τα µέτρα της τελικής µεταφορικής και γωνιακής ταχύτητας του κυλίνδρου, τότε θα ισχύει υ = ω R (18) Από τους γενικευµένους νόµους του Νεύτωνα για τη µεταφορική και τη στροφική κίνηση του κυλίνδρου κατά το χρονικό διάστηµα t = t 2 t 1 έχουµε: ελίδα 4 (από 5)

τ x (K) P t = t= M ( υ υ ) (19) L t CM = R t= I ( ω ω) t= M R ( ω ω ) (20) υνδυάζοντάς τες παίρνουµε: 2 Μ (υ υ cm ) = Μ R (ω ω ) 2 υ 2 υ cm = ω R ω R και λόγω της (18): 2 υcm + ω R 2 υ 2 υ cm = ω R υ υ = = 6 m/s 3 1 2 Με αντικατάσταση τέλος στη (19) βρίσκουµε: M t= ( υ υ ) CM = 1 s ιονύσης Μητρόπουλος ελίδα 5 (από 5)