Φυσική Ι. Ενότητα 10: Σύνθετη κίνηση. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Σχετικά έγγραφα
Φυσική Ι. Ενότητα 9: Στροφορμή. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 4: Νόμοι του Νεύτωνα. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 3: Μηχανικές δυνάμεις. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 5: Ορμή Ώθηση. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 11: Ταλαντώσεις. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 2: Κίνηση σε επίπεδο Υλικό σημείο. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 8 : Περιστροφική κίνηση. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 13: Ήχος. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 2: Ηλεκτρικό πεδίο. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 7: Κυκλική κίνηση. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 1: Ηλεκτρικό φορτίο. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 5: Ηλεκτρικό δυναμικό στις 3 διαστάσεις. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 6: Έργο και κινητική ενέργεια. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 10: Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 9: Ο Νόμος του Ampere. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 3: Ο Νόμος του Gauss. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρική δυναμική ενέργεια. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 1: Κίνηση σε ευθεία γραμμή Υλικό σημείο. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 8: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΣΤΑΘΕΡΟ ΑΞΟΝΑ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Φυσική IΙ. Ενότητα 6: Πυκνωτές. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 7: Ηλεκτρικό ρεύμα Νόμος του Ohm. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 13: Γεωμετρική οπτική. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική Ι. Ενότητα 12 : Κύματα. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Φυσική IΙ. Ενότητα 8: Μαγνητισμός. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Γενική Φυσική Ενότητα: Δυναμική Άκαμπτου Σώματος

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 7: ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΣΤΑΘΕΡΟ ΑΞΟΝΑ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Φυσική IΙ. Ενότητα 12: To φως. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Γενική Φυσική Ενότητα: Ταλαντώσεις

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 4: ΚΙΝΗΣΗ ΣΕ 2 ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΕΙ Δ. ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Διοικητική Λογιστική

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

Προσχολική Παιδαγωγική Ενότητα 2: Οργάνωση χρόνου και χώρου στα νηπιαγωγεία

Γενική Φυσική Ενότητα: Ορμή, Κέντρο Μάζας

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 2: Θερμοδυναμικές συναρτήσεις. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Εκπαιδευτική Διαδικασία και Μάθηση στο Νηπιαγωγείο Ενότητα 1: Εισαγωγή

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ασκήσεις

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Στατιστική. 6 ο Μάθημα: Διαστήματα Εμπιστοσύνης και Έλεγχοι Υποθέσεων. Γεώργιος Μενεξές Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Αρχιτεκτονική και Οπτική Επικοινωνία 1 - Αναπαραστάσεις

Γενική Φυσική Ενότητα: Εισαγωγή στην Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας

Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη διδασκαλία και τη μάθηση

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαγραμμάτων περίπτωσης χρήσης (1ο Μέρος)

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 1: Βασικά χαρακτηριστικά της Θερμοδυναμικής. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Τίτλος Μαθήματος: Εργαστήριο Φυσικής Ι

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού Υπέρθερμου Ατμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Ειδικά θέματα στην επίλυση

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Διοίκηση Ολικής Ποιότητας & Επιχειρηματική Αριστεία Ενότητα 1.3.3: Μεθοδολογία εφαρμογής προγράμματος Ολικής Ποιότητας

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

Μυελού των Οστών Ενότητα #1: Ερωτήσεις κατανόησης και αυτόαξιολόγησης

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 2: Σύστημα δύο σωματιδίων-αρχή της αντιστοιχίας. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΚΑΛΑΘΟΣΦΑΙΡΙΣΗΣ ΙΙ

Διδακτική των εικαστικών τεχνών Ενότητα 3

Αριθμητική Ανάλυση. Ενότητα 1: Εισαγωγή Βασικές Έννοιες. Φραγκίσκος Κουτελιέρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Βάσεις Περιβαλλοντικών Δεδομένων

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 11: Μεταπτώσεις πρώτης και δεύτερης τάξης. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Prim

Χωρικές σχέσεις και Γεωμετρικές Έννοιες στην Προσχολική Εκπαίδευση

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 3: Επαγωγή. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Ηλεκτρικά Κινητήρια Συστήματα

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Διοίκηση Ολικής Ποιότητας & Επιχειρηματική Αριστεία Ενότητα 1.3.2: Παραδοσιακή VS νέα προσέγγιση της ΔΟΠ

Αερισμός. Ενότητα 1: Αερισμός και αιμάτωση. Κωνσταντίνος Σπυρόπουλος, Καθηγητής Σχολή Επιστημών Υγείας Τμήμα Ιατρικής

Διοικητική Λογιστική

Transcript:

Φυσική Ι Ενότητα 10: Σύνθετη κίνηση Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Σκοποί ενότητας Ανάλυση σύνθετων κινήσεων (υλικών σημείων και σωμάτων) σε μεταφορική και περιστροφική Ορισμός και εξοικείωση μέσω παραδειγμάτων με την έννοια της κύλισης (χωρίς και με ολίσθηση) Αξιοποίηση του θεωρήματος έργου-ενέργειας στην κύλιση Ορισμός κέντρου μάζας υλικών σημείων και στερεού σώματος 2

Περιεχόμενα ενότητας Σύνθετη κίνηση Παραδείγματα Κύλιση Παραδείγματα Κύλιση με ολίσθηση Θεώρημα έργου-ενέργειας στη κύλιση Παράδειγμα Κέντρο μάζας Παράδειγμα 3

Σύνθετη κίνηση Στερεό σώμα

Σύνθετη κίνηση Οποιαδήποτε κίνηση μπορεί να αναλυθεί σε δύο κινήσεις Κ.Μ. 1. Μεταφορική κίνηση του κέντρου μάζας Πέτρα ΣΣFF = ΜΜaa 2. Περιστροφική κίνηση του κέντρου μάζας ΣΣΣΣ = ΙΙΙΙ 5

Παράδειγμα 1 Στο παρακάτω σχήμα ένας φοιτητής εφαρμόζει μια κατακόρυφη εφαπτομενική δύναμη F=1.6 N σε μια μπάλα μάζας 0.1 kg και ακτίνας R=0.12 m για χρόνο 2 δευτερολέπτων. α) Να αναλυθεί η κίνηση της μπάλας κατά την διάρκεια αυτού του χρόνου εάν η μπάλα αρχικά βρίσκεται σε ισορροπία και β) να γίνει το ίδιο για τα επόμενα 2 δευτερόλεπτα. FF FF RR K.M. ΒΒ ΣΣFF = mmaa KKKK => FF BB = mmaa KKKK => aa KKKK = mm K.M. 1.6 1.0 0.1 = 6 mm/ss 2 K.M. ΒΒ mm K.M. RR vv = aa KKKK tt vv 1 = 6 2 = 12 mm ss vv = vv 1 gg(tt 2) ττ = FFFF = 1.6 0.12 = 0.192 NN mm ΙΙ = 2 3 mmrr2 = 2 3 0.1 0.122 = 0.0096 kkkk mm 2 ΣΣΣΣ = ΙΙΙΙ => αα = ττ αα = 0.192 = 20 rrrrrr/ss 0.0096 vv 1 = 12 10 (4 2) = 8 mm ss vv = 0 tt 2 = vv 1 /gg = 12/10 = 1.2 => tt = 3.2 ss αα = ddωω dddd = 0 ωω = ωω 1 = 40 rrrrrr/ss ωω = αααα ωω 1 = 20 2 = 40 rrrrrr/ss. 6

Παράδειγμα 2 Στο παρακάτω σχήμα, αβαρές νήμα έχει τυλιχθεί γύρω από λεπτό δίσκο ακτίνας R και μάζας m ενώ η μια του άκρη προσδένεται σε οροφή. Ο δίσκος αφήνεται ελεύθερος και το νήμα ξετυλίγεται με την κίνηση αυτή. Να δοθεί μια έκφραση για την ταχύτητα v του κέντρου μάζας του δίσκου συναρτήσει του χρόνου ενώ το νήμα ξετυλίγεται. dddd = RRRRRR Οροφή ΤΤ dddd = dddd = RRRRRR vv = RRωω ΤΤRR = 1 2 mmrr2 aa KKKK RR ΤΤ = 1 2 mmaa KKKK ωω ΒΒ vv dddd dddd dddd aa KKKK = RRRR ττ = ΤΤRR ττ = ΙΙΙΙ ΒΒ ΤΤ = mmaa KKKK mmmm mmaa KKKK = mmaa KKKK => aa KKKK = gg/2 vv = aa KKKK tt = gggg/2 II = 1 2mmRR 2 7

Παράδειγμα 3 Στο παρακάτω σχήμα η τροχαλία μάζας Μ μπορεί και περιστρέφεται ελεύθερα γύρω από το σταθερό σημείο Ο και τα νήματα είναι αβαρή. Να βρεθεί η γωνιακή επιτάχυνση της τροχαλίας 2RR RR vv 1 ΤΤ 1 2RR RR ΤΤ 2 mm 1 Ο ΜΜ mm 2 mm 1 ggggggggθθ mm 1 ΤΤ 1 Α Ο ΜΜ Β mm 2 vv 2 ππ/6 ωω ΤΤ 2 mm 2 gg ττ 1 = ΤΤ 1 RR mm 1 ggggggggθθ = mm 1 gggggggg( ππ 6 ) = 1 2 mm 1gg ττ 2 = 2ΤΤ 2 RR 1 2 mm 1gg TT 1 = mm 1 aa 1 aa 1 = RRαα 1 2 mm 1gg TT 1 = mm 1 αααα ττ 1 + ττ 2 = ΙΙΙΙ => ΤΤ 1 RR 2ΤΤ 2 RR = 1 2 ΜΜRR2 αα 1 2 mm 1gg mm 1 αααα 4mm 2 αααα 2mm 2 gg = 1 2 ΜΜΜΜαα αα = mm 1 4mm 2 ΜΜ + 2mm 1 + 8mm 2 gg RR TT 2 mm 2 gg = mm 2 aa 2 aa 2 = 2RRαα TT 2 mm 2 gg = 2mm 2 αααα 8

Κύλιση Σώμα κυκλικής διατομής Επαφή με οριζόντιο δάπεδο (τριβή) Κύλιση χωρίς ολίσθηση Αναλογία μεταφορικής περιστροφικής κίνησης Ο Α θθ Α Β Β Ο RR Α Β Α Β xx = RRθθ xx vv = RRωω aa KKKK = RRαα 9

Παράδειγμα 4 Μια οριζόντια δύναμη 1.4 Ν εφαρμόζεται στο Κ.Μ. ενός λεπτού κυκλικού δίσκου μάζας 0.2 kg και ακτίνας 0.12 m ο οποίος βρίσκεται όρθιος επάνω σε δάπεδο. Να βρεθεί η γραμμική επιτάχυνσή του Κ.Μ. του δίσκου. FF ΤΤ = mmaa ΚΚΚΚ TT Ο RR FF ττ = ΤΤRR ΤΤRR = ΙΙΙΙ Δίσκος: ΙΙ = 1/2mmRR 2 ΤΤRR = 1 2 mmrr2 aa KKKK RR => TT = 1 2 mmaa KKKK FF 1 2 mmaa KKKK = mmaa ΚΚΚΚ => aa ΚΚΚΚ = 2 FF = 4.67 mm/ss2 3 mm 10

Παράδειγμα 5 Συμπαγής σφαίρα μάζας m και ακτίνας R αφήνεται να κυλήσει ελεύθερα σε κεκλιμένο επίπεδο γωνίας θ. Να βρεθεί η γραμμική επιτάχυνσή του Κ.Μ. της σφαίρας. NN yy xx mmmmssssssθθ ΤΤ = mmmm KKKK ΤΤΤΤ = IIαα mmmmmmmmmmmm θθ TT mmmmccccccθθ σφαίρα ΙΙ = 2/5mmRR 2 ΤΤΤΤ = 2 5 mmrr2 aa KKKK RR => TT = 2 5 mmaa KKKK mmmmssssssθθ 2 5 mmaa KKKK = mmmm KKKK => aa KKKK = 5 7 ggssssssθθ 11

Συμπαγής σφαίρα μάζας m και ακτίνας R δέχεται αρχική μεγάλη ώθηση προς τα πάνω σε κεκλιμένο επίπεδο γωνίας θ. Η σφαίρα αρχικά ολισθαίνει περισσότερο παρά περιστρέφεται αλλά μετά από λίγο εκτελεί κύλιση. α) Να δειχθούν οι δυνάμεις που δρουν στην σφαίρα κατά την φάση ολίσθησης, β) Να δειχθούν οι δυνάμεις που δρουν στην σφαίρα κατά την φάση κύλισης, γ) Να βρεθεί η γραμμική επιτάχυνσή του Κ.Μ. της σφαίρας στη φάση κύλισης. Φάση Ολίσθησης NN Παράδειγμα 6 vv xx ΤΤ SS mmmmmmmmmmmm = mmaa ΚΚΚΚ ΤΤ SS RR = ΙΙαα => ΤΤ SS = 2 5 mmmmαα mmmmmmmmmmmm ΤΤ 0 θθ mmmmccccccθθ αα = aa ΚΚΚΚ /RR ΤΤ SS = 2 5 mmaa ΚΚΚΚ Φάση κύλισης NN vv ΤΤ ss yy xx ΤΤ SS mmmmmmmmmmmm = 5 2 ΤΤ SS => ΤΤ SS = 2 7 mmmmmmmmmmmm mmmmmmmmmmmm θθ mmmmccccccθθ 2 7 mmmmmmmmmmmm = 2 5 mmaa ΚΚΚΚ => aa ΚΚΚΚ = 5 7 gggggggggg 12

Κύλιση με ολίσθηση Αμελητέα τριβή (π.χ. πάγος) x 0 και Rθ >> x Πολύ μεγάλη τριβή (π.χ. φρένο) θ 0 και Rθ << x ωω vv = ωωrr vv + vv = 2vv Ο Ο Ο vv vv = ωωrr vv vv = 0 Περιστροφή Μεταφορά Κύλιση 13

Θεώρημα έργου ενέργειας στην κύλιση Συνδυασμός όλων των κινήσεων Κινητική ενέργεια έργο μεταφορικής κίνησης Κινητική ενέργεια έργο περιστροφικής κίνησης Κίνηση Κινητική Ενέργεια Έργο Μεταφορική ΚΚ = 1 xx 2 2 mmvv2 WW = FFFFFF Περιστροφική ΚΚ = 1 2 IIωω2 WW = ττττττ θθ 2 θθ 1 xx 1 14

Παράδειγμα 7 Επανερχόμαστε στο Παράδειγμα 2 του προηγούμενου εδαφίου όπου μια συμπαγής σφαίρα μάζας m και ακτίνας R αφήνεται να κυλήσει ελεύθερα σε κεκλιμένο επίπεδο γωνίας θ. Εάν η σφαίρα αφήνεται ελεύθερη στο πάνω άκρο του κεκλιμένου επιπέδου, να βρεθεί η γωνιακή της ταχύτητα όταν φτάσει στο κάτω άκρο α) από το θεώρημα έργου ενέργειας και β) από τα αποτελέσματα του παραδείγματος του προηγούμενου εδαφίου. yy aa KKKK = 5 7 ggssssssθθ NN xx ΚΚ ΒΒ ΚΚ ΑΑ = WW με ΚΚ ΑΑ = 0 mmmmmmmmmmmm TT h θθ ττττττ 0 θθ = TTTT dddd = TTTTTT 0 xx = 1 2 aa KKKKtt 2 => h ssssssss = 1 5 2 7 ggssssssθθtt2 => tt = 1 ssssssss 14h 5gg θθ mmmmccccccθθ 1 2 mmvv BB 2 + 1 2 IIωω BB 2 = mmmmmmmmmmmmmm ΤΤxx + TTTT vv ΒΒ = aa KKKK tt = 5 7 ggssssssθθ 1 ssssssss 14h 5gg = 10ggh 7 1 2 mmrr2 2 1 ωω BB + 2 2 5 mmrr2 ωω 2 BB = mmmmmmmmmmmmmm xxxxxxxxxx = h ωω BB = vv BB RR = 1 RR 10 7 ggh 7 10 RR2 ωω BB 2 = ggh => ωωbb = 1 RR 10 7 ggh 15

Κέντρο μάζας Μεταφορά όλων των δυνάμεων Συγκέντρωση όλης της μάζας Σύνολο πεπερασμένων υλικών σημείων NN xx KKKK = 1 MM mm iixx ii ii=1 NN yy KKKK = 1 MM mm iiyy ii Στερεό Σώμα ii=1 xx KKKK = 1 xxxxxx ΜΜ yy KKKK = 1 yyyyyy ΜΜ 16

Παράδειγμα 8 Να βρεθεί το Κ.Μ. του παρακάτω λεπτού ημικυκλικού δίσκου ακτίνας R εάν είναι ομοιογενής. xx συνιστώσα του Κ.Μ. είναι 0 (στο κέντρο) αα = RR 2 yy 2 RR αα yy dddd dddd = 2ααdddd = 2 RR 2 yy 2 dddd dddd mm = dddd AA xx ΑΑ = 1 2 ππrr2 dddd = mm dddd AA = mm 4 RR2 yy 2 ππrr 2 dddd RR yy KKKK = 1 4 yyyyyy = mm ππrr 2 yy=0 RR yy=0 yy RR2 yy 2 dddd yy KKKK = 4 ππrr 2 RR 3 3 = 4 3ππ RR 17

Βιβλιογραφία Serway R.A., Jewett W. Jr., 2012, Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς : μηχανική, ταλαντώσεις και μηχανικά κύματα, θερμοδυναμική, σχετικότητα, Κλειδάριθμος, Αθήνα Halliday D., Resnick R., Walker J., 2008, Φυσική, τ.1. Μηχανική, Κυματική, Θερμοδυναμική, Gutenberg, Αθήνα Young H.D., 1994, Πανεπιστημιακή φυσική, 8 η έκδ., Παπαζήσης, Αθήνα Kittel C., Knight W. D., Ruderman M.A., 1985, Μηχανική, Οργανισμός Εκδόσεως Διδακτικών Βιβλίων, Αθήνα Wells D.A., Slusher H. S., 1983, Schaum's outline of theory and problems of physics for engineering and science, McGraw - Hill Book Company, New York 18

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 20

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών Δημήτριος Κουζούδης. «Φυσική Ι» Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2015 Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/cmng2162/ 21

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 22