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

Σχετικά έγγραφα
Γιο Γιο σε Τροχαλία και μια Ολίσθηση που μετατρέπεται σε Κύλιση

ιονύσης Μητρόπουλος Ζ Ο

3.6. Σύνθετα θέματα στερεού. Ομάδα Δ.

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ

Διαγώνισμα Μηχανική Στερεού Σώματος

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΚΙΝΗΣΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ [Υποκεφάλαιο 4.2 Οι κινήσεις των στερεών σωμάτων του σχολικού βιβλίου]

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

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

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ 2013

Όταν υπάρχει ΑΚΙΝΗΤΟ σηµείο

Αρχή ιατήρησης Στροφορµής Ύστερα από Κρούση Σωµάτων

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

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος

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

ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΚΙΝΗΣΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

Οι δίσκοι και η ροπή της τριβής

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

Μηχανική Στερεού Ασκήσεις Εμπέδωσης

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).

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

ΕΝΟΤΗΤΑ 5: ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΕΡΓΟ ΔΥΝΑΜΗΣ ΣΤΗ ΣΤΡΟΦΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

Β. Σωστή απάντηση είναι η γ. Οι θέσεις των δεσµών στον θετικό ηµιάξονα είναι: χ = (κ + 1) λ 4 δεύτερος δεσµός είναι στη θέση που προκύπτει για κ = 1 δ

Έργο-Ενέργεια Ασκήσεις Έργου-Ενέργειας Θεώρηµα Μεταβολής της Κινητικής Ενέργειας. ΘΜΚΕ Μεταβλητή δύναµη και κίνηση

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

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

% ] Βαγγέλης Δημητριάδης 4 ο ΓΕΛ Ζωγράφου

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

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

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

3.3. Δυναμική στερεού.

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

Κύλιση με ολίσθηση δακτυλίου-σφαίρας

Περι - Φυσικής. Επαναληπτικό ιαγώνισµα Φυσικής Α Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 17 Μάη Θέµα Α. Ενδεικτικές Λύσεις

υ r 1 F r 60 F r A 1

ΘΕΜΑΤΑ : ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 23/2/2014 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: ΚΕΦΑΛΑΙΑ 3-4

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

Ασκήσεις στροφικής κίνησης στερεού σώµατος

ii) 1

το άκρο Β έχει γραμμική ταχύτητα μέτρου.

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

Ερωτήσεις και Ασκήσεις στην Κύλιση Χωρίς Ολίσθηση

Β. Συµπληρώστε τα κενά των παρακάτω προτάσεων

Ομογενής δίσκος ροπής αδράνειας, με μάζα και ακτίνας θα χρησιμοποιηθεί σε 3 διαφορετικά πειράματα.

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

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 5 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2018: ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Επαναληπτική άσκηση: Περιστροφή Κρούση - Κύλιση με ολίσθηση

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

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

mg ηµφ Σφαίρα, I = 52

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

Το Θ.Μ.Κ.Ε. και η σύνθετη κίνηση

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΕΡΕΟ. ΘΕΜΑ Α (μοναδες 25)

ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΚΥΚΛΙΚΟΥ ΔΙΣΚΟΥ ΕΠΙΒΡΑΔΥΝΟΜΕΝΟΣ ΑΠΟ ΔΥΟ ΑΒΑΡΗΣ ΡΑΒΔΟΥΣ

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

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

F r. 1

ΟΡΟΣΗΜΟ >Ι 3. δ. Ι Οι τροχοί (1) και (2) του σχήματος είναι ίδιοι. Τότε: και Ι 2

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

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

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΘΕΜΑ Α Ι. Α1.Β Α2.Γ Α3. Α Α4. Α ΙΙ. 1.Σ 2.Σ 3.Λ 4.Σ 5. Λ

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

Δ3. Ο χρόνος από τη στιγμή που η απόστασή τους ήταν d μέχρι τη στιγμή που ακουμπά η μία την άλλη. Μονάδες 6

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού Σώµατος

Μηχανική Στερεού Σώματος

γνωρίζουµε ότι δεν καταφέρνει να κάνει ανακύκλωση. Β. Καθώς η ράβδος κατέρχεται και περνά από την

Επαναληπτικό διαγώνισµα Ταλαντώσεις Στερεό σώµα

2.2. Ασκήσεις Έργου-Ενέργειας. Οµάδα Γ.

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Ομάδας Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών Τζιόλας Χρήστος. και Α 2

3.1. Κινηματική στερεού.

6ο ιαγώνισµα - Μηχανική Στερεού Σώµατος Ι. Θέµα Α

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

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Μηχανική Στερεού - µέρος ΙΙ

Θ.Μ.Κ.Ε. ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΤΗ ΚΙΝΗΣΗ

Παίζοντας με ένα γιο γιο

Κεφάλαιο 6β. Περιστροφή στερεού σώματος γύρω από σταθερό άξονα

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι βαθµολογικά ισοδύναµες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

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

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

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

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 (ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ) ΚΥΡΙΑΚΗ 15 ΜΑΡΤΙΟΥ 2015 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ 5

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Β ΛΥΚΕΙΟΥ (ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/03/2017 (ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ) ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ 2013

ΦΥΣΙΚΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ( ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/03/2014

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2016 Α ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Διαγώνισμα: Μηχανική Στερεού Σώματος

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

ΘΕΜΑ Α Ι. Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

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

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Ζεύγος δυνάµεων Κύλιση - Κρούση

Τελική Εξέταση Φυσικής Α Λυκείου Κυριακή 11 Μάη 2014 Σύνολο Σελίδων : (7) Πρόχειρες Λύσεις. Θέµα Α

ΦΥΣΙΚΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/03/2014

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Γ ΤΑΞΗ ΤΜΗΜΑ ΟΝΟΜΑ. ΘΕΜΑ 1ο. 7 mr 5. 1 mr. Μονάδες 5. α. 50 W β. 100 W γ. 200 W δ. 400 W

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

Μηχανική Στερεού Σώματος. Κόβοντας τα Νήματα

2) Ομογενής δίσκος μάζας m και ακτίνας R κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει πάνω σε οριζόντιο

Transcript:

Γιο Γιο σε Τροχαλία και µια Ολίσθηση που µετατρέπεται σε Κύλιση Η µεγάλη τροχαλία του διπλανού σχήµατος έχει µάζα Μ=4kg, ακτίνα R=0, και κρέµεται από σταθερό σηµείο. Η µικρή τροχαλία έχει µάζα =kg και ακτίνα =0,. Την t=0 αφήνεται να πέσει κατακόρυφα και το αβαρές νήµα ξετυλίγεται και από τις δύο τροχαλίες. ν την t=0 το κέντρο µάζας της τροχαλίας απέχει από το έδαφος h =,. Να βρεθούν: α) Η τάση του νήµατος, οι γνιακές επιταχύνσεις τν δύο τροχαλιών και η επιτάχυνση του κέντρου µάζας της µικρής τροχαλίας. β) Ο χρόνος που χρειάζεται η τροχαλία να φτάσει στο δάπεδο. Πόσο σχοινί έχει ξετυλιχθεί από την κάθε τροχαλία την ίδια στιγµή; γ) Ο ρυθµός µε τον οποίο προσφέρεται ενέργεια στη µικρή τροχαλία καθώς και ο ρυθµός παραγγής έργου σε αυτή την στιγµή t = 0,s. R h Τη στιγµή που φτάνει στο έδαφος η µικρή τροχαλία δεν αναπηδά κατακόρυφα στο έδαφος µέσ ειδικού µηχανισµού απόσβεσης που φέρει, ενώ ξετυλίγεται και όλο το σχοινί που είναι περασµένο γύρ από αυτή και το εγκαταλείπει. Στη συνέχεια κινείται ελεύθερη στο οριζόντιο επίπεδο µε το οποίο εµφανίζει τριβή µε το συντελεστή τριβής ολίσθησης µεταξύ δαπέδου και τροχαλίας να είναι µ = 0,. Η τροχαλία συµπεριφέρεται σαν δίσκος. Να βρεθούν δ) Ποια χρονική στιγµή θα ξεκινήσει ο δίσκος να κυλίεται χρίς να ολισθαίνει και πόση είναι η ταχύτητα του κέντρου µάζας τη στιγµή αυτή; ε) Πόση απόσταση διανύει ο δίσκος µέχρι να ξεκινήσει να κυλίεται χρίς να ολισθαίνει; Πόση γνία διαγράφει ο δίσκος µέχρι να ξεκινήσει να κυλίεται χρίς να ολισθαίνει; στ) Να γίνουν τα διαγράµµατα της γνιακής ταχύτητας, της ταχύτητας του κέντρου µάζας και της τριβής σε συνάρτηση µε το χρόνο. ζ) Πόση θερµότητα εκλύεται µέχρι ο δίσκος να ξεκινήσει κύλιση χρίς ολίσθηση; Οι τροχαλίες θερούνται κυλινδρικά σώµατα µε ροπή αδράνειας ς προς τον άξονα περιστροφής τους I M = MR και I = και g=/s. πάντηση α) Επειδή το νήµα δεν ολισθαίνει στις τροχαλίες και παραµένει τεντµένο, όλα τα σηµεία του έχουν την ίδια ταχύτητα. Το σηµείο συµµετέχει µόνο στη στροφική κίνηση της τροχαλίας Μ και έτσι έχει ταχύτητα µόνο εξαιτίας της στροφικής κίνησης. Το σηµείο Β συµµετέχει στη σύνθετη κίνηση της τροχαλίας και έτσι θα έχει και µεταφορική και γραµµική ταχύτητα. υ γ R α γ Οπότε: u = u υ = υ υ υ = R + A B γ γ Παραγγίζοντας α = α R + α () γ γ υ γ Β Τ Τ α γ α u w

Εφαρµόζουµε το Θεµελιώδη Νόµο της Μηχανικής για τη Μεταφορική κίνηση της τροχαλίας στον κατακόρυφο άξονα µε θετική φορά την προς τα κάτ. Τροχαλία : ( + ) Σ F = a g T = a () Εφαρµόζουµε το Θεµελιώδη Νόµο της Στροφικής Κίνησης για τη Στροφική κίνηση της τροχαλίας (ροπή δηµιουργεί µόνο η τάση Τ ενώ το βάρος της όχι). ( + ) T Σ τ = Ι aγ T = aγ T = aγ aγ = () Εφαρµόζουµε το Θεµελιώδη Νόµο της Στροφικής Κίνησης για τη Στροφική κίνηση της τροχαλίας Μ (ροπή δηµιουργεί µόνο η τάση Τ ενώ το βάρος της και η δύναµη από τον άξονα στήριξης όχι). Επειδή το νήµα είναι αβαρές και µη εκτατό και συνεχώς τεντµένο ασκεί ίσου µέτρου τάσεις στα σώµατα, που «ενώνει». T = T ( + ) T = T T a T γ R MR aγ T MRaγ Raγ Σ τ = Ι = = = M (4) () () T T T () g T = ( aγ + aγ R) g T = + g T = T + (4) M M T M + Mg T + = g T + = g T = g T = M M M M + 4 80 T = = = 5N 4 + T 5 () aγ = = = 50 / s 0, T 5 50 (4) aγ = = = =,5 / s R M 0, 4 4 () a = α + R α = 0, 50 + 0,,5 a = 7,5 / s γ γ R β) Η τροχαλία θα φτάσει στο δάπεδο την στιγµή που ακουµπά το κατώτερο σηµείο της στο έδαφος. Το κέντρο µάζας της τροχαλίας διανύει απόσταση x = h x, 5 x = a t t = = = 0.4 t = 0. s a 7,5 Το σχοινί που έχει ξετυλιχθεί από την τροχαλία ακτίνας είναι: h x

l = θ l = α γ t = 0, 50 (0, ) =,5 0.4 l = Το σχοινί που έχει ξετυλιχθεί από την τροχαλία ακτίνας R είναι: l = R θ l = R α γ t = 0,,5 (0, ) =, 5 0.4 l = 0,5 Παρατηρούµε ότι x = l + l γ) Στη µικρή τροχαλία το βάρος συνεισφέρει µόνο στη µεταφορική κίνηση της τροχαλίας προσφέροντας ενέργεια στη κίνηση αυτή. Η τάση Τ συµµετέχει και στις δύο κινήσεις αφαιρώντας ενέργεια ς δύναµη από τη µεταφορική κίνηση και προσφέροντας ενέργεια ς ροπή στη στροφική κίνηση. Συνεπώς ο ρυθµός προσφοράς ενέργειας στην τροχαλία θα ισούται µε το άθροισµα τν ισχύν τν δυνάµεν ή ροπών που µεταφέρουν ενέργεια στην τροχαλία. Την t=0,s : υ =α t =7,5 0,=,5/s και =α γ t =50 0,=/s dε προσϕ. = P. = Pw + P, T = gu + T =,5 + 5 0, = 5 J / s προσϕ τ dt Η τάση Τ αφαιρεί ενέργεια ς δύναµη µε ρυθµό Ρ Τ = Τ υ = 5,5 = 7,5J/s και έτσι αναµένουµε να µεταβιβάζονται τελικά 7,5 J/s Ο ρυθµός παραγγής έργου στην τροχαλία ισούται µε το ρυθµό µεταβολής της κινητικής ενέργειας της τροχαλίας. dw dk dk dk = = + = Σ F u + Σ τ = ( g Τ ) u + T = 5,5 + 5 0, = 7,5 J / s dt dt dt dt ΜΕΤ ΣΤΡ δ) Τη στιγµή που ακουµπά στο δάπεδο η τροχαλία δεν έχει καθόλου µεταφορική ταχύτητα και η ταχύτητα του σηµείου επαφής της µε το οριζόντιο επίπεδο έχει ταχύτητα ίση µε τη γραµµική µε φορά προς τα αριστερά όπς φαίνεται στο σχήµα. Στο κατώτερο σηµείο εµφανίζεται τριβή ολίσθησης µε φορά προς τα δεξιά. Η τριβή επιταχύνει την µεταφορική κίνηση, ενώ παράλληλα δηµιουργεί επιβραδύνουσα ροπή περί τον άξονα περιστροφής της τροχαλίας προκαλώντας αριστερόστροφη γνιακή επιτάχυνση. Έτσι, το µέτρο της ταχύτητας u αρχίζει να αυξάνεται και της γνιακής ταχύτητας να µειώνεται. t=0s α α γ Τ ρ υ γ Γ α α επ α ολ υ γ υ υ Σχήµα Σχήµα Σχήµα Σχήµα 4 α α γ υ υ γ κύλιση υ Γ =0υ =υ γ Γ Σχήµα 5 υ υ

Όταν u =, η ολίσθηση θα µετατραπεί σε κύλιση. πό την στιγµή αυτή και µετά η τριβή καταργείται. Επειδή δεν υπάρχει άλλη δύναµη στον οριζόντιο άξονα, για να συνεχιστεί η κύλιση θα πρέπει να καταργηθεί η στατική τριβή αλλιώς θα συνεχιστεί η επιτάχυνση στην µεταφορική κίνηση και η επιβράδυνση στη στροφική. Οπότε µετά την κατάργηση της τριβής η κίνηση της τροχαλίας γίνεται οµαλή, δηλαδή η µεταφορική είναι ευθύγραµµη οµαλή και η στροφική επίσης οµαλή στροφική. Προσοχή η επιτάχυνση του κέντρου µάζας και η γνιακή επιτάχυνση στην περιστροφική κίνηση στο οριζόντιο δάπεδο αλλάζουν. Για τη µεταφορική κίνηση ισχύει: ( + ) Σ F = a Tρ = a µ Ν = a µ g = a a = µ g = 0, a = / s (5) Για την περιστροφική κίνηση ισχύει: ( + ) Σ τ = Ιa T = Ιa µ N = a µ g = a µ g = a µ g 0, aγ = = = 40 / s () 0, γ ρ γ γ γ γ Παίρνουµε θετική φορά τη φορά της αρχικής ταχύτητας του σηµείου επαφής και δουλεύουµε αλγεβρικά. Η στιγµιαία τιµή της µεταφορικής ταχύτητας σε σχέση µε το χρόνο, µε θετική φορά προς τα αριστερά εκφράζεται από τη σχέση: ( + ) υ = a t υ = t (7) Η στιγµιαία τιµή της γνιακής ταχύτητας σε σχέση µε το χρόνο εκφράζεται: = 0 aγ t = 40t υγ = = 4 t (8) Η ταχύτητα του εκάστοτε σηµείου επαφής Γ τροχαλίας δαπέδου αλγεβρικά εκφράζεται από τη σχέση: υγ = υγ Γ + υ υγ = 4t t υγ = t (9) Η τροχαλία θα αρχίσει να κυλίεται χρίς να ολισθαίνει τη στιγµή που η ταχύτητα του σηµείου επαφής Γ τροχαλίας δαπέδου θα µηδενιστεί υ Γ = 0 t = 0 t = s t= / ε) x = at = t x = 5 / 8 t= /s θ = 0t aγ t = t 40t θ = 0 / 9ad 4

στ) υ t= /s = t υ = / s u και = = / s πό τη στιγµή που µηδενίζεται η ταχύτητα του σηµείου επαφής και µετά η γνιακή ταχύτητα και η ταχύτητα του κέντρου µάζας µένουν σταθερές. Το σώµα θα κινηθεί µεταφορικά ευθύγραµµα οµαλά µε την ταχύτητα που αποκτά την t= s δηλ. υ = / s και στροφικά θα στρέφεται οµαλά κυκλικά µε ταχύτητα = / s. υ (/s) (/s) T(N) 4 t(s) ζ) Η τριβή στη στροφική κίνηση αφαιρεί ενέργεια µέσ του έργου της ροπής της ίσο µε W τ = τ θ = Τ θ = 4 0, 0/9J= 40/9J Στη µεταφορική κίνηση το έργο της τριβής είναι θετικό και ίσο µε W Τ = +Τx = + 4 5/8 = /9J t(s) t(s) Με βάση τα παραπάν συµπεραίνουµε ότι η τριβή αφαιρεί στροφική κινητική ενέργεια 40/9J από την τροχαλία, από τα οποία τα /9J τα µετατρέπει σε µεταφορική κινητική ενέργεια και τα υπόλοιπα 0/9J = /J µετατρέπονται σε θερµότητα. Σχόλια. Στο γ ερώτηµα Ο ρυθµός παραγγής έργου στην τροχαλία R ισούται µε το ρυθµό µεταβολής της κινητικής ενέργειας της τροχαλίας. dw dk dk dk = = + = 0 + Σ τ = Τ R = 5 0,,5 =,5 J / s dt dt dt dt ΜΕΤ ΣΤΡ 5

Η τάση Τ ς δύναµη αφαιρεί ενέργεια από τη µικρή τροχαλία µε ρυθµό Ρ Τ = Τ υ = 5,5 = 7,5J/s, ενώ ς ροπή προσφέρει Ρτ, Τ = Τ = 5J/s. Έτσι τελικά αφαιρούνται,5j/s και µέσ της τάσης Τ µεταβιβάζονται στην µεγάλη τροχαλία. Ρτ, Τ = Τ R = 5 0,,5 =,5J/s Ο ρυθµός µεταβολής της βαρυτικής δυναµικής ενέργειας της µικρής τροχαλίας είναι: du ( + ) βαρ. du βαρ. = w u = 0,5 = 0 J / s. dt dt Ουσιαστικά αυτό µας λέει ότι οι κινητικές ενέργειες τν τροχαλιών προέρχονται από τη µείση της βαρυτικής δυναµικής ενέργειας της µικρής τροχαλίας. ηλ. ο τροφοδότης του συστήµατος είναι η διαθέσιµη βαρυτική ενέργεια της µικρής τροχαλίας η µείση της οποίας γίνεται κινητική ενέργεια στη µικρή και στη µεγάλη τροχαλία. υτό γίνεται µέσ της δύναµης του βάρους w και τν τάσεν Τ και Τ. du βαρ. dk dk = + = 7, 5 J / s +, 5 J / s = 0 J / s dt dt dt Μ. Στο δ ερώτηµα θα µπορούσαµε να πάρουµε θετική φορά της προς τα δεξιά δηλ. αυτή τν επιταχύνσεν. Τότε θα είχαµε υ = a t υ = t ( + ) Η στιγµιαία τιµή της γνιακής ταχύτητας σε σχέση µε το χρόνο εκφράζεται: υ = γ υ + t γ 0 α ε + 4 t Η ταχύτητα του εκάστοτε σηµείου επαφής Γ τροχαλίας δαπέδου αλγεβρικά εκφράζεται από τη σχέση: υγ = υ + υγ Γ υγ = t + 4t υγ = t Η τροχαλία θα αρχίσει να κυλίεται χρίς να ολισθαίνει τη στιγµή που η ταχύτητα του σηµείου επαφής Γ τροχαλίας δαπέδου θα µηδενιστεί υ Γ = 0 t = 0 t = s ή η γραµµική ταχύτητα του σηµείου επαφής είναι υγ υγ 0 α t ε 4 t = και του κέντρου µάζας υ = t. Όταν οι ταχύτητες του κέντρου µάζας και της επιτρόχιας έχουν ίδια τιµή θα ξεκινήσει η κύλιση. υ = γ υ 4t = t t = t = s Θα πρέπει να επισηµάνουµε ότι αν δουλεύουµε αλγεβρικά όπς λύσαµε αρχικά το ερώτηµα έχουµε το πλεονέκτηµα ότι βρίσκουµε το χρόνο που ξεκινάει η κύλιση

µηδενίζοντας την ταχύτητα του σηµείου επαφής, ακόµη και αν µία κίνηση άλλαζε φορά. Π.χ, σταµατούσε στιγµιαία το σώµα µεταφορικά και άλλαζε κατεύθυνση ή µηδενιζόταν η γνιακή ταχύτητα και άλλαζε φορά περιστροφής και στη συνέχεια να υπάρξει κύλιση. Σε αυτή την περίπτση δεν απαιτείται να βρούµε ποια κίνηση µηδενίζεται αρχικά και µετά να µελετήσουµε το πρόβληµα αλλάζοντας τις εξισώσεις.. στο ζ ερώτηµα θα µπορούσαµε να βρούµε τη θερµότητα και ς εξής: Β τρόπος Γιατί είναι τόση η θερµική ενέργεια; Κατά την περιστροφή του δίσκου ήρθαν σε επαφή µε το έδαφος τα σηµεία της περιφέρειάς του µήκους s=θ = 0 0,/9 = /9, αφού η οριζόντια µετατόπιση του δίσκου είναι x =5/8, ο κύλινδρος γλίστρησε (σπίναρε ολισθαίνοντας) κατά: X Γ = s x = /9 5/8 = 5/8=5/ Εξαιτίας αυτής της ολίσθησης παράγεται θερµότητα: Q= Τ x Γ = 4 5/8= 0/9=/J Γ τρόπος λλιώς η συνολική επιτάχυνση του σηµείου επαφής είναι: α Γ =α ε +α = 4+ = /s Και έτσι η µετατόπισή του σηµείου επαφής θα είναι: X Γ = u 0Γ t ½ α Γ t / - / ( /) =5/ Οπότε η µηχανική ενέργεια που µετατρέπεται σε θερµική είναι: Q = Τ Χ = 4Ν 5/= 0/=/J τρόπος Εφαρµόζουµε την..ε αρχ τελ αρχ αρχ τελ τελ E + Ε Ε = E Κ + Κ + U + Ε Q = Κ + Κ + U µηχ προσϕ. απλ. µηχ στρ µετ αρχ προσϕ. στρ µετ τελ αρχ τελ τελ Κ Q = Κ + Κ στρ στρ µετ ( ) I0 Q = Iτελ + υ 0, Q = 0, + 5 Q = 5 + Q = 0 / 9 = / J 9 9 Χ. γριόδηµας 7