ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Σεπτέµβριος β) Υλικό σηµείο µάζας m κινείται στον άξονα Οx υπό την επίδραση του δυναµικού

Σχετικά έγγραφα
ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Σεπτέμβριος 2012

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9. Σχετική κίνηση

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι - ΙΟΥΝΙΟΣ Θέµατα και Λύσεις

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Κεντρικές υνάµεις. 1. α) Αποδείξτε ότι η στροφορµή διατηρείται σε ένα πεδίο κεντρικών δυνάµεων και δείξτε ότι η κίνηση είναι επίπεδη.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. Ροπή και Στροφορµή Μέρος πρώτο

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι - ΙΟΥΝΙΟΣ Θέματα και Λύσεις. Ox υπό την επίδραση του δυναμικού. x 01

Μια ακόμη πιο δύσκολη συνέχεια.

Γ D µε αρχικό σηµείο το ( a, ( ) ( ) είναι µια άλλη και καταλήγει στο ( x, τότε (1) Γ ξεκινούν από το σηµείο (, ) και ( x,

ΚΕΦΑΛΑΙΑ 3,4. Συστήµατα ενός Βαθµού ελευθερίας. k Για E 0, η (1) ισχύει για κάθε x. Άρα επιτρεπτή περιοχή είναι όλος ο άξονας

( ) ( ) ( ( )) (( ) ) ( t) ( t) ( ) ( ) Επικαµπύλια ολοκληρώµατα. σ = και την σ, δηλαδή την. συνεχής πραγµατική συνάρτηση. Έστω U R ανοικτό σύνολο και

Οριζόντια βολή. Επιλέγοντας την ταχύτητα βολής.

( ) ( ) ( ( )) (( ) ) ( t) ( t) ( ) ( ) Επικαµπύλια ολοκληρώµατα. σ = και την σ, δηλαδή την. συνεχής πραγµατική συνάρτηση. Έστω U R ανοικτό σύνολο και

Απόκλιση και στροβιλισµός ενός διανυσµατικού πεδίου. R και ( ) y z z x x y

σ (t) = (sin t + t cos t) 2 + (cos t t sin t) = t )) 5 = log 1 + r (t) = 2 + e 2t + e 2t = e t + e t

Η στροφορμή σώματος που στρέφεται περί άξονα που διέρχεται από cm.

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Φεβρουάριος 2013

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΥΛΙΚΩΝ

S συµβολίζονται ως. Είδη φορτίων: (α) επιφανειακά (π.χ. λόγω επαφής του θεωρούµενου σώµατος µε άλλα σώµατα),

Επιλογή του τρόπου κρούσης και απώλεια επαφής Β Γ

1. Η κανονική κατανοµή

ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΡΟΗΣ ΥΠΕΡΑΝΩ ΤΟΠΙΚΗΣ ΑΝΥΨΩΣΕΩΣ

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ. Βιβλίο διδάσκοντα με λύσεις προβλημάτων. Κεφάλαιο 2. ΕΥΡΙΠΙΔΗΣ ΠΑΠΑΜΙΧΟΣ Καθηγητής

5. ιαστήµατα Εµπιστοσύνης

Σεισμολογία. Ελαστική Τάση, Παραμόρφωση (Κεφ.2, Σύγχρονη Σεισμολογία)

ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΙΑΡΡΟΗΣ (YIELD CRITERIA)- ΝΟΜΟΙ ΡΟΗΣ- ΑΝΙΣΟΤΡΟΠΙΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΝΕΥΡΩΝΙΚΑ ΙΚΤΥΑ

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι - Εξεταστική Ιουνίου 2014

Το θεώρηµα του Green

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι - ΙΟΥΝΙΟΣ 2013 ΘΕΜΑΤΑ και ΛΥΣΕΙΣ

Εκτιµητική. Boutsikas M.V. (2003), Σηµειώσεις Στατιστικής ΙΙΙ, Τµήµα Οικονοµικής Επιστήµης, Πανεπιστήµιο Πειραιώς.

S AB = m. S A = m. Υ = m

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 3//7/2013 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΡΑΠΤΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

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).

5η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΣΧΟΛΙΑ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΕΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι - ΙΟΥΝΙΟΣ 2013 ΘΕΜΑΤΑ και ΛΥΣΕΙΣ

Ενδεικτικές ερωτήσεις Μηχανικής για τους υποψήφιους ΠΕ04 του ΑΣΕΠ

Το θεώρηµα του Green

Κεφάλαιο 3 Κίνηση σε 2 και 3 Διαστάσεις

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕ ΙΟ ΡΟΗΣ ΜΟΝΙΜΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ

Στραγγίσεις (Εργαστήριο)

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.

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

ΔΕΙΓΜΑΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ (Sampling Distributions)

Αρµονικοί ταλαντωτές

x y και να γίνει επαλήθευση. Βρείτε τη µερική λύση που για x=1 έχει κλίση 45 ο. Α τρόπος Η Ε γράφεται (1)

v = r r + r θ θ = ur + ωutθ r = r cos θi + r sin θj v = u 1 + ω 2 t 2

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

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

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11. Παγκόσµια έλξη

6η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ - ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΤΑΣΕΩΝ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΣΧΟΛΙΑ Επιμέλεια: Γιώργος Μπελόκας, Υποψήφιος Διδάκτωρ Ε.Μ.Π.

Παρουσίαση 3 η : Αρχές εκτίμησης παραμέτρων Μέρος 2 ο

Κεφάλαιο 14 Ταλαντώσεις. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ. Εξίσωση Schrıdinger. Χρησιµότητα Εξαγωγή της εξίσωσης Schrıdinger. Περιοχές κυµατοδήγησης οπτικού παλµού

Εργασία 2. Παράδοση 20/1/08 Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες

Κεφάλαιο 5 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΤΩΝ ΙΣΤΩΝ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2019

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΚΕΝΤΡΙΚΕΣ ΥΝΑΜΕΙΣ

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

Ενότητα 4: Κεντρικές διατηρητικές δυνάμεις

ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΕΛΞΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

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

ΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 2012 ΘΕΜΑΤΑ Α

ΕΠΙΠΕ Ο ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ

ρ. Ευστρατία Μούρτου

Άσκηση 19 Εξαναγκασμένες ηλεκτρικές ταλαντώσεις και συντονισμός

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ ΙΟΥΝΙΟΣ 2013 ΕΠΩΝΥΜΟ: ΟΝΟΜΑ: ΑΕΜ: (ΠΤΥΧΙΟ)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Τρισδιάστατες κινήσεις

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΡΑΠΤΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΜΕΤΑ ΟΣΗ ΤΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΛΟΓΩ ΕΠΙΒΟΛΗΣ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΦΟΡΤΙΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. Συστήµατα Υλικών Σηµείων

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

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Διανύσματα - Διανυσματικές Συναρτήσεις

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ 13 Ιουνίου 2010

Θέµατα Φυσικής Θετικής Κατεύθυνσης Β Λυκείου 1999 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ ΒΑΣΙΚΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗΣ I

όπου Μ η µάζα της Γης την οποία θεωρούµε σφαίρα οµογενή, G η παγκόσµια σταθερά της βαρύτητας και L!

σ.π.π. της 0.05 c 0.1

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2017 Β ΦΑΣΗ

5. ΘΕΩΡΙΑ ΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ

Β) Εφόσον τώρα η βάρκα πρέπει να ταξιδεύσει προς το Βορρά η ταχύτητά της ως προς το νερό πρέπει να έχει κατεύθυνση Βορειοδυτική ώστε:

Νόμος των Wiedemann-Franz

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 8-Μάρτη-2014

GMm. 1 2GM ) 2 + L2 2 + R L=4.5 L=4 L=3.7 L= 1 2 =3.46 L= V (r) = L 2 /2r 2 - L 2 /r 3-1/r

Φ Υ Σ Ι Κ Η Ι Σ Ε Μ Φ Ε. Α Σ Κ Η Σ Ε Ι Σ. Α. Κινηµατική

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

Ολοκληρωτικός Λογισμός πολλών μεταβλητών

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 8-Μάρτη-2014

Κίνηση πλανητών Νόµοι του Kepler

ΦΥΣ Διαλ Κινηµατική και Δυναµική Κυκλικής κίνησης

της µορφής:! F = -mk! r

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 7-Μάρτη-2015

γ /ω=0.2 γ /ω=1 γ /ω= (ω /g) v. (ω 2 /g)(x-l 0 ) ωt. 2m.

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 5-Μάρτη-2016

Υλικό σηµείο µάζας m, κινείται εντός δυναµικού πεδίου δεχόµενο ελκτική κεντρική δύναµη F!

E = 1 2 k. V (x) = Kx e αx, dv dx = K (1 αx) e αx, dv dx = 0 (1 αx) = 0 x = 1 α,

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική I 2 Σεπτεμβρίου 2010

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΛΛΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

Ποια πρέπει να είναι η ελάχιστη ταχύτητα που θα πρέπει να έχει το τρενάκι ώστε να µη χάσει επαφή µε τη τροχιά στο υψηλότερο σηµείο της κίνησης; F N

Transcript:

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Σεπτέµβριος 1 ΘΕΜΑ 1 α) Υλικό ηµείο µάζας κινείται τον άξονα x Οx υπό την επίδραη του δυναµικού V=V(x) Αν για t=t βρίκεται τη θέη x=x µε ενέργεια Ε δείξτε ότι η κίνηή του δίνεται από τη χέη x t t =± ( E V( x)) dx x (Προοχή: Να ορίετε την κάθε ποότητα που χρηιµοποιείται και να περιγράψετε το κάθε βήµα της αποδεικτικής διαδικαίας) β) Υλικό ηµείο µάζας κινείται τον άξονα Οx υπό την επίδραη του δυναµικού V = > Αν για t= το ώµα βρίκεται τη θέη x=> µε ταχύτητα x & = x να βρεθεί ο χρόνος τον οποίο το ώµα θα φτάει το ηµείο Ο γ) Είναι η κίνηη περιοδική; Αν ναι βρείτε την περίοδό της α) Έτω ότι µια τυχούα χρονική τιγµή t το υλικό ηµείο βρίκεται τη θέη x µε ταχύτητα x& Η ενεργεία του Ε διατηρείτε ταθερή ε όλη τη διάρκεια της κίνηης Από τον οριµό της ενέργειας έχουµε 1 E = x& + V ( x) x& =± ( E V ) dt = dx (1) ( E V) όπου το θετικό πρόηµο ιχύει όταν η κίνηη γίνεται προς τα δεξιά (θετική ταχύτητα) και το αρνητικό για την αντίθετη κατεύθυνη Ολοκληρώνουµε την (1) για την κίνηη από τη θέη x = xt ( ) έως την τυχούα θέη x = xt () και παίρνουµε το ζητούµενο t x x dt dx E V dx =± =± ( ) ( E V) t x x β) Έτω τ ο χρόνος για να φτάει το ώµα το Ο Η κίνηη γίνεται µε ενέργεια E = (ενέργεια την αρχική θέη) Εφαρµόζουµε τον τύπο της χέης του θέµατος (α) µε t = x = t = τ x= και το πρόηµο µείον αφού η κίνηη γίνεται από το x= > προς το Ο (η δύναµη είναι ελκτική προς το Ο): dx xdx τ = = x = τ = + x x γ) Το δυναµικό είναι άρτια υνάρτηη υνεπώς η κίνηη είναι η ίδια τον θετικό και τον αρνητικό ηµιάξονα Το ώµα λοιπόν θα φτάει µέχρι την θέη x = και ο χρόνος

που θα χρειατεί να διανύει το διάτηµα από το Ο το x = θα είναι επίης ίος µε / Η κίνηη λοιπόν είναι περατωµένη και (υνεπώς) περιοδική Άρα η υνολική περίοδος της κίνηης θα είναι T = 4τ = 4 / Επίης θα µπορούαµε να βρούµε τα όρια της κίνηης (προκύπτει εύκολα ότι x ) και τη υνέχεια να εφαρµόουµε κατάλληλα τη χέη του θέµατος (α) δηλαδή T / = ( E ) V Σηµείωη Κάποιος θα µπορούε να αµφιβητήει την περιοδικότητα της κίνηης δεδοµένου ότι το x= το δυναµικό γίνεται άπειρο Και µια τέτοια αµφιβήτηη θα αξιολογηθεί θετικά ΘΕΜΑ ιατηµικό κάφος µάζας κινείται γύρω από τη Γη (που τη θεωρούµε ακίνητη) ε ελλειπτική τροχιά µε εκκεντρότητα e=5 και µεγάλο ηµιάξονα Τη τιγµή t= το κάφος περνάει από το περίκεντρο της τροχιάς του µε ταχύτητα υ (α) Πόο πρέπει να αυξήουµε το µέτρο της ταχύτητας του κάφους ε χέη µε τη υ ώτε η τροχιά του να γίνει παραβολική; (β) Πάνω τη παραβολική τροχιά ε πόη απόταη ε χέη µε την αρχική θα βρίκεται το κάφος όταν η ταχύτητά του ξαναγίνει ίη µε υ ; γ) Πόη θα είναι η τροφορµή του κάφους ως προς τη Γη την παραπάνω απόταη; α) Το περίκεντρο της ελλειπτικής τροχιάς βρίκεται ε απόταη = (1 e) = / µε GM 1 GM ταχύτητα υ = υ = ' Για να έχουµε το = παραβολική τροχιά πρέπει η ταχύτητα υ να είναι τέτοια ώτε Ε= Άρα 1 GM ' GM ' υ' = υ = ή υ = υ 115υ (δηλαδή αύξηη 15%) β) Έτω ηµείο της παραβολικής τροχιάς ε απόταη µε ταχύτητα υ Θα είναι 1 υ ' GM GM G ' = = υ = GM / = 4 ή ' = γ) Η τροφορµή θα είναι ίδια µε αυτή της αρχικής θέης (για την παραβολική τροχιά) ' όπου = = / υ = υ = GM και υ (περίκεντρο) Άρα L = υ = GM

ΘΕΜΑ (α) Να δείξετε ότι ε πεδίο ελκτικών δυνάµεων F () ένα ώµα µάζας µπορεί πάντοτε να εκτελέει κυκλική κίνηη ακτίνας µε ταθερή γωνιακή ταχύτητα ω είξτε επίης ότι η ταχύτητα u της κυκλικής τροχιάς δίνεται από τη χέη F ( ) u = 5 (β) Υλικό ηµείο µάζας = 1 κινείται το πεδίο κεντρικών δυνάµεων F () = 5 Κάποια χρονική τιγµή βρίκεται τη θέη ˆ 1 = 6iˆ+ 7ˆj και η ταχύτητα του είναι 1 u1 = ( 4iˆ+ 67 ˆj+ 445) ˆ Να βρεθεί το µέτρο της ταχύτητας του όταν βρεθεί τη θέη 86 = 5iˆ 5ˆj+ 6ˆ L (α) Από τη διαφορική εξίωη && = F() που περιγράφει την κίνηη ενός ώµατος ε πεδίο ελκτικών δυνάµεων F () ως προς την ακτίνα του βλέπουµε ότι τα ηµεία ιορροπίας της αντιτοιχούν ε κυκλική κίνηη Τα ηµεία ιορροπίας L βρίκονται από τη λύης της εξίωης && = F( ) + = Η εξίωη αυτή έχει πάντα λύη αν F () < όταν δηλαδή έχουµε ελκτική δύναµη Η γωνιακή ταχύτητα της κίνηης είναι & L ϑ = ω = δηλαδή ταθερή Για την ταχύτητα της κίνηης έχουµε L L L L u = ω = = u = = F( = ) (β) Από την αρχή διατήρηης της ενέργειας έχουµε: 1 u1 + V( 1 1) = u + V( ) Επειδή = + + = και 1 ( 6) 7 ( 1) 86 = + + = έχουµε 5 ( 5) 6 86 1 = V( 1) = V( ) οπότε και 1 1 u1 = u Εποµένως 1 5 u = u1 = 4 + 67 + 445 = 86 86

ΘΕΜΑ 4 Υλικό ηµείο µάζας µπορεί να κινείται χωρίς τριβή µέα ε οριζόντιο ωλήνα ο οποίος περιτρέφεται µε ταθερή γωνιακή ταχύτητα ω γύρω από κατακόρυφο άξονα που περνάει από ηµείο Ο του ωλήνα Το υλικό ηµείο βρίκεται το ένα άκρο ελατηρίου (που βρίκεται µέα το ωλήνα) φυικού µήκους και ταθεράς l = Το άλλο άκρο του ελατηρίου είναι ταθερά υνδεδεµένο το ηµείο Ο Αν ω για t = το υλικό ηµείο βρίκεται ε απόταη l από το Ο και έχει ταχύτητα ίη µε µηδέν (ως προς το ωλήνα) να βρεθεί η κίνηη του υλικού ηµείου και οι αντιδράεις του ωλήνα Έτω ΟXYZ αδρανειακό ύτηµα αξόνων και Οxz περιτρεφόµενο (µη αδρανειακό) ύτηµα µε µοναδιαία διανύµατα iˆ ˆj ˆ όπως φαίνονται το χήµα Τα δύο υτήµατα υντεταγµένων ταυτίζονται για t = Y l O Ÿ z Z x Χ ωt Η διαφορική εξίωη της κίνηης του ηµείου είναι: γ = F γ ω ( ω ) & ω ω u όπου ˆ ˆ ˆ = xi + j+ z u = xiˆ + j ˆ + zˆ & & & γ xiˆ j ˆ zˆ = && + && + && ω = ω ˆ και = & = && = z = z& = && z = Υπολογίζουµε τους όρους που εµφανίζονται την παραπάνω εξίωη Επειδή οι αρχές των δύο υτηµάτων υντεταγµένων ταυτίζονται έχουµε γ = Επειδή η γωνιακή ταχύτητα είναι ταθερή έχουµε & ω = & ω = Η δύναµη F είναι το άθροιµα του βάρους B = gˆ της αντίδραης R = R ˆj+ R ˆ και της δύναµης του ελατηρίου F = ( x l ) i 1 ˆ iˆ ˆj ˆ iˆ ˆj ˆ Έχουµε xj ˆ ω = ω = ω οπότε ω ( ω ) = ω = ω xiˆ x ωx z

iˆ ˆj ˆ Επίης ω u = ω = ωx& ˆj x& Αντικαθιτώντας όλες αυτές τις χέεις την αρχική διαφορική εξίωη και παίρνοντας τις υνιτώες των διανυµάτων τους άξονες x z καταλήγουµε τις ακόλουθες εξιώεις x && = ( x l ) + xω && = = R ω x& z && = = g + Rz Από την πρώτη παίρνουµε l = ω && x ω x= && x+ ω x= ω l Η λύη της οµογενούς && x+ ω x= έχει τη µορφή x = Acos( ωt) + Bsin( ωt) ενώ ψάχνοντας για µια µερική λύη της µη οµογενούς της µορφής = C βρίκουµε C = l Εποµένως η γενική λύη είναι η x = Acos( ωt) + Bsin( ωt) + l όπου οι ταθερές AB καθορίζονται από τις αρχικές υνθήκες Γνωρίζουµε ότι για t = έχουµε x = l x & = Βάζοντας αυτές τις ιότητες τις χέεις x = Acos( ωt) + Bsin( ωt) + l και x& = Aω sin( ωt) + Bωcos( ωt) βρίκουµε A= l και B = οπότε η λύη είναι: x = lcos( ωt) + l Από τη δεύτερη διαφορική εξίωη βρίκουµε R = ω x& = ωl ωsin( ωt) R = ω l sin( ωt) = l sin( ωt) ενώ η τρίτη µας δίνει Rz = g