Κεφάλαιο 3. Κίνηση σε δύο διαστάσεις (επίπεδο)

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

Κεφάλαιο M4. Κίνηση σε δύο διαστάσεις

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

2 ο Μάθημα Κίνηση στο επίπεδο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΚΑΜΠΥΛΟΓΡΑΜΜΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ

Φυσική για Μηχανικούς

2 ο Μάθημα Κίνηση στο επίπεδο

Κεφάλαιο 3. Κίνηση σε δύο ή τρεις διαστάσεις

Φυσική Προσανατολισμού Β τάξη Ενιαίου Λυκείου 1 0 Κεφάλαιο- Καμπυλόγραμμες κινήσεις : Οριζόντια βολή, Κυκλική Κίνηση. Περιέχει: 1.

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ε. Στυλιάρης

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π Β Λ-Γ Λ ΧΡΗΣΤΟΣ ΚΑΡΑΒΟΚΥΡΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΤΖΑΓΚΑΡΑΚΗΣ

Κεφάλαιο 1. Κίνηση σε μία διάσταση

5 η Εβδομάδα Έργο και κινητική ενέργεια. Ομαλή κυκλική κίνηση Έργο δύναμης Κινητική ενέργεια Θεώρημα έργου ενέργειας

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π Β Λ Γ Λ ΧΡΗΣΤΟΣ ΚΑΡΑΒΟΚΥΡΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΤΖΑΓΚΑΡΑΚΗΣ

ΦΥΣ Διαλ Κινηµατική και Δυναµική Κυκλικής κίνησης

Φυσική για Μηχανικούς

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ ΚΑΙ ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

Ακτίνα καμπυλότητας - Ανάλυση επιτάχυνσης σε εφαπτομενική και κεντρομόλο συνιστώσα

Κεφάλαιο 3 Κίνηση σε 2 και 3 Διαστάσεις

Φυσική για Μηχανικούς

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ ΘΕΩΡΙΑ

Κεφάλαιο 2. Κίνηση κατά μήκος ευθείας γραμμής

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 2015 ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ

Κίνηση σε δύο διαστάσεις

Ονοματεπώνυμο: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση :

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΚΥΚΛΙΚΗ ΟΜΑΛΗ ΚΙΝΗΣΗ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π / Β ΛΥΚΕΙΟΥ (ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 12/11/2017 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥMΟ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 11/10/2015 ΚΙΝΗΣΗ-ΚΕΝΤΡΟΜΟΛΟΣ ΔΥΝΑΜΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ 2 ΩΡΕΣ

Θέση-Μετατόπιση -ταχύτητα

ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : NOEMΒΡΙΟΣ 2016

ΦΥΣΙΚΗ Β Λ ΠΡΟΕΤ. Γ Λ

Η επιτάχυνση και ο ρόλος της.

Γιάννης Γιάκας. Συστήματα αναφοράς και μονάδες μέτρησης Γραμμικά κινηματικά χαρακτηριστικά Γωνιακά κινηματικά χαρακτηριστικά Βλητική 2/12/2013

ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΥΛΙΚΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.1 (ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ - ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ - ΟΡΜΗ) ΚΥΡΙΑΚΗ 18 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2015 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ 4

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

ΣΥΝΟΨΗ 1 ου Μαθήματος

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑ 2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

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

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

Κεφάλαιο 5 Εφαρµογές των Νόµων του Νεύτωνα: Τριβή, Κυκλική Κίνηση, Ελκτικές Δυνάµεις. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Διαγώνισμα Φυσικής Β Λυκείου Προσανατολισμού. Οριζόντια βολή Κυκλικές κινήσεις

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 25/10/2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

Φύλλο εργασίας - Ενδεικτικές απαντήσεις

ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

Φυσικά μεγέθη. Φυσική α λυκείου ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Όλα τα φυσικά μεγέθη τα χωρίζουμε σε δύο κατηγορίες : Α. τα μονόμετρα. Β.

Κεφάλαιο M6. Κυκλική κίνηση και άλλες εφαρµογές των νόµων του Νεύτωνα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ. Ύλη: Ευθύγραμμη Κίνηση

1 ΦΕΠ 012 Φυσική και Εφαρμογές

3 η εργασία Ημερομηνία αποστολής: 28 Φεβρουαρίου ΘΕΜΑ 1 (Μονάδες 7)

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

ΦΥΣ Πριν αρχίσετε συµπληρώστε τα στοιχεία σας (ονοµατεπώνυµο και αριθµό ταυτότητας).

ΦΥΣ Πριν αρχίσετε συµπληρώστε τα στοιχεία σας (ονοµατεπώνυµο και αριθµό ταυτότητας).

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.

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

α. 2 β. 4 γ. δ. 4 2 Μονάδες 5

Κεφάλαιο 3 Κίνηση σε 2 και 3 διαστάσεις, Διανύσµατα. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Κυκλική κίνηση. Βασικές έννοιες. x=rcosθ, y=rsinθ, z=0. x 2 +y 2 =R 2. Γωνιακή μετατόπιση. Γωνιακή ταχύτητα. Θέση

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

Κυκλική Κίνηση - Οριζόντια βολή

β. Το μέτρο της ταχύτητας u γ. Την οριζόντια απόσταση του σημείου όπου η μπίλια συναντά το έδαφος από την άκρη Ο του τραπεζιού.

Φυσική για Μηχανικούς

Θέµατα προς ανάλυση: Κινηµατική ΕΠΕΑΕΚ: ΑΝΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΣΠΟΥ ΩΝ ΤΟΥ ΤΕΦΑΑ, ΠΘ - ΑΥΤΕΠΙΣΤΑΣΙΑ

Ασκήσεις στη Κυκλική Κίνηση

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ

ΦΥΣ Διάλ Άλγεβρα. 1 a. Άσκηση για το σπίτι: Διαβάστε το παράρτημα Β του βιβλίου

1. Κίνηση Υλικού Σημείου

ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ. ΛΥΣΗ (α) Το οδόστρωμα στη στροφή είναι οριζόντιο: N. Οι δυνάμεις που ασκούνται πάνω στο αυτοκίνητο είναι:


ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

GI_V_FYSP_4_ m/s, ξεκινώντας από το σημείο Κ. Στο σημείο Λ (αντιδιαμετρικό του Κ) βρίσκεται ακίνητο σώμα Σ 2 μάζας m2 1 kg.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / B ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1η ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 02/12/12 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

8 ο Μάθημα Περιστροφική κίνηση

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 05/01/2016 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

Κίνηση σε μια διάσταση

Ανεξαρτησία κάθετων μεταξύ των κινήσεων

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

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

περιφέρειας των δίσκων, Μονάδες 6 Δ2) το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας του δίσκου (1), Μονάδες 5

Κ ε φ. 1 Κ Ι Ν Η Σ Ε Ι Σ

Κεφάλαιο 6β. Περιστροφή στερεού σώματος γύρω από σταθερό άξονα

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

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2019

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

ΦΥΣ Διαλ Σύνοψη εννοιών. Κινηµατική: Περιγραφή της κίνησης ενός σώµατος. Θέση και µετατόπιση Ταχύτητα Μέση Στιγµιαία Επιτάχυνση Μέση

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΚΠ. ΕΤΟΥΣ

Γ. Β Α Λ Α Τ Σ Ο Σ. 4ο ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΛΑΜΙΑΣ 1. Γιώργος Βαλατσός Φυσικός Msc

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΚΠ. ΕΤΟΥΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗΣ ΒΛ

ΦΥΣΙΚΗ (ΠΟΜ 114) ΛΥΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΕΞΕΤΑΣΗ 2015

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΚΙΝΗΣΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 05/01/2016 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΕΡΓΑΣΙΑ ΧΡΙΣΤΟΥΓΕΝΝΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ 25/12/2016 ΘΕΜΑ

4 η Εργασία F o 60 o F 1. 2) ύο δυνάµεις F1

Transcript:

Κεφάλαιο 3 Κίνηση σε δύο διαστάσεις (επίπεδο)

Κινηματική σε δύο διαστάσεις Θα περιγράψουμε τη διανυσματική φύση της θέσης, της ταχύτητας, και της επιτάχυνσης με περισσότερες λεπτομέρειες. Σαν ειδικές περιπτώσεις, θα μελετήσουμε: την κίνηση των βλημάτων και την ομαλή κυκλική κίνηση Εισαγωγή

Θέση και μετατόπιση Η θέση ενός σώματος περιγράφεται με το r διάνυσμα θέσης. Σημείο Α (, ) Την αρχική χρονική στιγμή t το σώμα βρίσκεται στη σημείο Α(, ) με διάνυσμα θέσης r i j r r Σημείο Β (, ) Την τελική χρονική στιγμή t το σώμα βρίσκεται στη σημείο B(, ) με διάνυσμα θέσης r i j Ενότητα Μ4.

Μετατόπιση Η μετατόπιση του σώματος ορίζεται ως η μεταβολή της θέσης του Δ r r r Δ r Μετατόπιση Δ r ή σε αλγεβρική μορφή r Δ r Δ i Δ j Δ όπου, Δ = είναι η οριζόντια μετατόπιση και Δ = είναι η κατοκόρυφη μετατόπιση Ενότητα Μ4.

Μέση ταχύτητα Η μέση ταχύτητα είναι ο λόγος της μετατόπισης προς το χρονικό διάστημα στο οποίο συμβαίνει η μετατόπιση. Η κατεύθυνση του διανύσματος της μέσης ταχύτητας είναι η κατεύθυνση του διανύσματος της μετατόπισης Δ r. a g Δ r Δt Ενότητα Μ4.

Στιγμιαία ταχύτητα Η στιγμιαία ταχύτητα είναι το όριο της μέσης ταχύτητας καθώς το Δt τείνει στο μηδέν. Δ r lim 0 Δt Δt d r dt Καθώς το χρονικό διάστημα γίνεται μικρότερο, η κατεύθυνση του διανύσματος της μετατόπισης προσεγγίζει την κατεύθυνση της εφαπτομένης της καμπύλης.

Στιγμιαία ταχύτητα : Ανάλυση σε και Η στιγμιαία ταχύτητα μπορεί να εκφραστεί σε αλγεβρική μορφή με τη βοήθεια των και συνιστωσών της i Αν είναι το μέτρο της ταχύτητας και η γωνία που σχηματίζει με τον άξονα, οι και συνιστώσες της ταχύτητας είναι d cos dt d sin dt j όπου, και tan

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 6. Περιγραφή της κίνησης με γραφήματα ΛΥΣΗ Η κίνηση ενός σωματιδίου περιγράφεται από τις δύο εξισώσεις = t (m) και = (5t + 5) (m), όπου ο χρόνος t μετριέται σε s. α. Να σχεδιάσετε ένα γράφημα της τροχιάς του σωματιδίου β. Να σχεδιάσετε ένα γράφημα της ταχύτητας του σωματιδίου συναρτήσει του χρόνου. α. Η τροχιά είναι μια καμπύλη στο επίπεδο. Υπολογίζουμε τις τιμές των συντεταγμένων και σε διάφορες χρονικές στιγμές [π.χ.: για t = 3 s έχουμε = (3) m = 8 m και = (53 + 5) m = 0 m ] και φτιάχνουμε τον πίνακα t (s) (m) (m) 0 0 5 0 8 5 3 8 0 4 3 5

ΛΥΣΗ (συνέχεια) β. Το μέτρο της ταχύτητας δίνεται από την εξίσωση όπου (βλ. Παράρτημα Α, σελ. 69) και d dt d dt d dt d dt t 4t m/s d dt d dt 5t 5 5t 5 5 m/s Επομένως: (4t) (5) m/s 6t 5 m/s t (s) (m/s) 0 5.0 6.4 9.4 3 3.0 4 6.8

Μέση επιτάχυνση Η μέση επιτάχυνση ενός σωματιδίου ορίζεται ως η μεταβολή του διανύσματος της στιγμιαίας ταχύτητας προς το χρονικό διάστημα στο οποίο συμβαίνει η μεταβολή αυτή. a g Δ Δt (t t ) a g t t Μέση επιτάχυνση Δ Ενότητα Μ4.

Στιγμιαία επιτάχυνση Η στιγμιαία επιτάχυνση είναι το όριο του λόγου της μέσης επιτάχυνσης καθώς το Δt τείνει στο μηδέν. lim 0 Δt Δ Δt d dt Η στιγμιαία επιτάχυνση ισούται με την παράγωγο του διανύσματος της ταχύτητας ως προς τον χρόνο. Το διάνυσμα ταχύτητα της επιτάχυνσης είναι ο ρυθμός με τον οποίο μεταβάλλεται η ενός κινητού σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Ενότητα Μ4.

Στιγμιαία επιτάχυνση: Ανάλυση σε και Το διάνυσμα της επιτάχυνσης μπορεί να αναλυθεί σε εφαπτομενική (παράλληλη) και κάθετη συνιστώσα, και Η παράλληλη συνιστώσα σχετίζεται με τη μεταβολή του μέτρου της ταχύτητας Η κάθετη συνιστώσα σχετίζεται με τη μεταβολή της διεύθυνσης της ταχύτητας. Παράλληλη συνιστώσα Κάθετη συνιστώσα Οι συνιστώσες και μεταφέρουν χρήσιμες πληροφορίες αλλά η χρήση τους είναι δύσκολη διότι οι διευθύνσεις του αλλάζουν συνεχώς. Ενότητα Μ4. Στιγμιαία επιτάχυνση

Στιγμιαία επιτάχυνση: Ανάλυση σε και Το διάνυσμα της επιτάχυνσης μπορεί να αναλυθεί σε δύο συνιστώσες παράλληλες προς τους άξονες και. και Επειδή i j βρίσκουμε Στιγμιαία ταχύτητα όπου d dt d dt d dt d i dt και j i d dt j Στιγμιαία επιτάχυνση Ενότητα Μ4.

Εξισώσεις της κινηματικής σε δύο διαστάσεις με σταθερή επιτάχυνση Όταν η επιτάχυνση είναι σταθερή στην κίνηση σε δύο διαστάσεις, μπορούμε να περιγράψουμε την κίνηση με μια σειρά εξισώσεων. Οι εξισώσεις αυτές είναι παρόμοιες με τις εξισώσεις της κινηματικής σε μία διάσταση. Η κίνηση σε δύο διαστάσεις μπορεί να αναλυθεί σε δύο ανεξάρτητες κινήσεις σε καθεμία από τις δύο κάθετες διευθύνσεις που συνδέονται με τους άξονες και. Οποιαδήποτε επίδραση στη διεύθυνση του άξονα δεν επηρεάζει την κίνηση στη διεύθυνση του άξονα. Ενότητα Μ4.

Όταν η επιτάχυνση είναι Εξισώσεις της κινηματικής σε δύο διαστάσεις με σταθερή επιτάχυνση () f i t είναι σταθερή, η σχέση της ταχύτητα συναρτήσει του χρόνου f t f f και μπορεί να αναλυθεί σε δύο ανεξάρτητες κινήσεις κατά τους i t i i άξονες και f i t f f i i t t i f Ενότητα Μ4.

Εξισώσεις της κινηματικής σε δύο διαστάσεις με σταθερή επιτάχυνση (3) Το διάνυσμα θέσης μπορεί επίσης να εκφραστεί ως συνάρτηση του χρόνου: r f r i i Δt Δt και μπορεί να αναλυθεί σε δύο ανεξάρτητες συνιστώσες κατά τους άξονες και f i i t i i r f t f f i i Δt Δt r i f i i Δt Δt i i f Ενότητα Μ4.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 6. Σχεδιασμός της τροχιάς μιας διαστημικής ακάτου ΛΥΣΗ Οι κατακόρυφοι προωθητήρες της διαστημικής ακάτου του διαστημοπλοίου Enterprise, της δίνουν επιτάχυνση 5.0 m/s προς τα πάνω. Οι οριζόντιοι προωθητήρες δίνουν επιτάχυνση 0 m/s προς τα εμπρός. Καθώς ξεκινά την κίνησή του το Enterprise, η άκατος ανάβει μόνο τους κατακόρυφους προωθητήρες. Σε χρόνο t = 3 s μετά την εκτόξευση, η άκατος θέτει σε λειτουργία και τους οριζόντιους προωθητήρες. Να σχεδιάσετε την τροχιά της ακάτου για τα πρώτα 6 s της πτήσης της. 5m/s t,,,, t,,,, 0m/s Δεδομένα t 0, 0, 0, 0, 0 = 0 0 = 0, 0 = 5.0 m/s 0 5.0m/s t =3.0 s, = 0 m/s, = 5.0 m/s t =6.0 s t 0, 0, 0, 0, 0 Ζητούνται και κάθε χρονική στιγμή t

ΛΥΣΗ (συνέχεια) Κατά τη διάρκεια της πρώτης φάσης της κίνησης, από t 0 = 0 ώς t = 3.0 s, έχουμε: στον -άξονα: = 0 = 0 στον -άξονα: Δt Δt 0 0 0.5 t t - t t - t 0 (m) 0 0 0 0 Δεδομένα t 0, 0, 0, 0, 0 = 0 0 = 0, 0 = 5.0 m/s t =3.0 s, = 0 m/s, = 5.0 m/s t =6.0 s Ζητούνται και κάθε χρονική στιγμή t Τη χρονική στιγμή t = 3.0 s η άκατος έχει φτάσε σε ύψος =,5 m και έχει πιάσει ταχύτητα = 0 + 0 (Δt) = 0 + 5.0(3.0-0) = 5 m/s

ΛΥΣΗ (συνέχεια) Κατά τη διάρκεια των επόμενων 3 s, δηλαδή, από t = 3.0 s ώς t = 6.0 s, έχουμε: στον -άξονα: 0 0 0 Δt t - t t - t t - 3.0 (m) Δt Δεδομένα t 0, 0, 0, 0, 0 = 0 0 = 0, 0 = 5.0 m/s t =3.0 s, =,5 m, = 5 m/s = 0 m/s, = 5.0 m/s t =6.0 s στον -άξονα:.5 5 Δt Δt t - t t - t t - 3.0.5 t - 3.0 (m)

ΛΥΣΗ (συνέχεια) Ερώτηση: ποιά είναι η ταχύτητα της ακάτου τη χρονική στιγμή t = 6.0 s ;

Κίνηση βλημάτων Το είδος της κίνησης σε δύο διαστάσεις, που θα περιγράψουμε στη συνέχεια, ονομάζεται κίνηση βλημάτων. Υποθέσεις στην κίνηση βλημάτων. Η κατακόρυφη επιτάχυνση είναι σταθερή (g = 9.80 m/s ) κατά τη διάρκεια της κίνησης. Κάτι τέτοιο ισοδυναμεί με το να υποθέσουμε ότι η Γη είναι επίπεδη. Η υπόθεση είναι λογική υπό την προϋπόθεση ότι η έκταση της κίνησης είναι μικρή σε σύγκριση με την ακτίνα της Γης.. Η επίδραση της αντίστασης του αέρα είναι αμελητέα. Με βάση αυτές τις υποθέσεις, η διαδρομή ενός βλήματος θα είναι παραβολή. Η διαδρομή ονομάζεται τροχιά. Ενότητα Μ4.3

Διάγραμμα κίνησης ενός βλήματος Ενότητα Μ4.3

Βεληνεκές και μέγιστο ύψος βλήματος Όταν αναλύουμε την κίνηση βλημάτων, δύο χαρακτηριστικά παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον: Το βεληνεκές R που είναι η οριζόντια απόσταση την οποία καλύπτει η τροχιά του βλήματος. Το μέγιστο ύψος h στο οποίο φτάνει το βλήμα στο ψηλότερο σημείο, η κατακόρυφη ταχύτητα είναι μηδενική). Ενότητα Μ4.3

Βεληνεκές ενός βλήματος (συνέχεια) Το μέγιστο βεληνεκές προκύπτει για γωνία = 45 o

0 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 6.4 Μην το δοκιμάσετε αυτό Ένας κασκαντέρ ρίχνει ένα αυτοκίνητο από ένα γκρεμό ύψους h = 0 m με ταχύτητα = 0 m/s (7 km/h). Πόσο μακριά από τη βάση του γκρεμού προσγειώνεται το αυτοκίνητο; t 0, 0, 0, 0, 0 h g t,,,, ΛΥΣΗ Δεδομένα t 0 = 0 = 0 = 0 0 = h = 0 m, 0 = 0 = 0 m/s = 0, = - g =0 m Ζητούνται

0 ΛΥΣΗ (συνέχεια) t 0, 0, 0, 0, 0 h g t,,,, Στον άξονα έχουμε: = 0 + 0 (t) = 0 + 0 (t t 0 ) = 0 + 0 (t 0) = 0 t Στον άξονα : Δt Δt 0 0 0 h 0(t 0 h h g - t 0 ) g(t - t 0 ) gt (0m) t 9.80m/s.43s Και αντικαθιστώνταςστη σχέση = 0 t βρίσκουμε: = (0 m/s)(.43 s) = 8.6 m

0 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 6.5 Το διάστημα που διανύει μια μπαλιά Μια μπάλα του ποδοσφαίρου ρίχνεται υπό γωνία θ, κάνει την παραβολική τροχιά της και πέφτει στο έδαφος. (α) Αν η μπάλα ρίχνεται υπό γωνία θ = 30, με ποιά ταχύτητα πρέπει να φύγει από το πόδι του ποδοσφαιριστή για να φτάσει σε απόσταση = 00 m; (β) Με ποιά γωνία (θ ma ) πρέπει να ριχτεί η μπάλα ώστε να φτάσει στη μέγιστη απόσταση ( ma ); ΛΥΣΗ (α) Δεδομένα 0 = 0 = 0 θ = 30 t 0 = 0 = 00 m = 0 m g t 0, 0, 0, t,,, 0, 0, Ζητούνται 0

ΛΥΣΗ (συνέχεια) 0 0 0 g t 0, 0, 0, t,,, 0, 0, Οι και συνιστώσες της αρχικής ταχύτητα 0 είναι: 0 = 0 cosθ και 0 = 0 sinθ Στον άξονα έχουμε: = 0 + 0 (t) = 0 + 0 (t t 0 ) = ( 0 cosθ)t Στον άξονα : Δt Δt 0 0 gt 0 0 0sin (t - 0) g(t - 0) 0 0(t - t 0 ) g(t - t 0 ) 0 sin t 0 gt 0 sin t t 0 sin g

ΛΥΣΗ (συνέχεια) Ο χρόνος t 0 sin g 0 0 0 g t 0, 0, 0, t,,, 0, 0, είναι ο χρόνος πτήσης της μπάλας Αντικαθιστώντας το χρόνo t στη σχέση = ( 0 cosθ)t, βρίσκουμε 0 cos 0 sin g Μπορούμε να απλοποιήσουμε το αποτέλεσμα αν χρησιμοποιήσουμε την τριγωνομετρική σχέση sinθcosθ = sinθ (βλ. Παράρτημα Α, σελ 68) 0 sin g

ΛΥΣΗ (συνέχεια) 0 0 0 g t 0, 0, 0, t,,, 0, 0, Λύνοντας τη σχέση 0 sin g ως προς 0, έχουμε: g 0 sin g sin 0 g sin 0 και αντικαθιστώντας τις τιμές, βρίσκουμε: (9.80m/s )(00m) 0 = 33.6 m sin60

ΛΥΣΗ (συνέχεια) 0 0 0 g t 0, 0, 0, t,,, 0, 0, (β) Για να βρούμε γωνία θ ma για την οποία η απόσταση sin γίνεται g μέγιστη, παρατηρούμε ότι το είναι μέγιστο όταν είναι μέγιστο το sinθ, δηλαδή, όταν sinθ = 0 Όμως, sinθ =, όταν θ = 90, δηλαδή, θ = 45 Επομένως, 0 sin90 (33.6m/s) ma g 9.80m/s 5m

Ομαλή κυκλική κίνηση Ένα σώμα το οποίο κινείται σε κυκλική τροχιά με ταχύτητα σταθερού μέτρου, εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση. r Η ταχύτητα είναι (όπως πάντα) εφαπτόμενη στην κυκλική τροχιά. Το διάνυσμα της ταχύτητας σε όλα τα σημεία της τροχιάς έχει το ίδιο μήκος (σταθερό μέτρο). r r O r r r Εφόσον, όμως, μεταβάλλεται η κατεύθυνση της κίνησης (της ταχύτητας), υπάρχει επιτάχυνση. r Η επιτάχυνση αυτή,, είναι κάθετη στην ταχύτητα και ονομάζεται κεντρομόλος επιτάχυνση. Ενότητα Μ4.4

Κεντρομόλος επιτάχυνση Το μέτρο του διανύσματος της κεντρομόλου επιτάχυνσης δίνεται από τη σχέση r r Ενότητα Μ4.4

Περίοδος Η περίοδος T είναι το χρονικό διάστημα που απαιτείται για μία πλήρη περιστροφή. Η περίοδος μετριέται σε s. Το μέτρο της ταχύτητας του σωματιδίου που εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση είναι ίσο με το πηλίκο της περιφέρειας της κυκλικής τροχιάς (είναι πr, βλ., Παράρτημα Α, σελ. 67) προς την περίοδο, = (πr)/t Επομένως, T π r Ενότητα Μ4.4

Συχνότητα Η συχνότητα f είναι o αριθμός των περιστροφών ανά δευτερόλεπτο Η συχνότητα είναι το αντίστροφο της περιόδου Η συχνότητα μετριέται σε μετριέται σε Hertz: Hz = /s = s -. f T Ενότητα Μ4.4

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 7. Μια περιστρεφόμενη άτρακτος Μια άτρακτος διαμέτρου 4.0 m εκτελεί 400 στροφές το λεπτό (reolutions per minute ή rpm). Ποιά είναι η ταχύτητα ενός σημείου στην επιφάνειά της; ΛΥΣΗ Έχουμε για τη σχέση ταχύτητας - περιόδου πr T και για τη σχέση περιόδου συχνότητας Επομένως, πr f πr f T f Μετατρέπουμε τη συχνότητα από 400 rpm σε rps f = 400 στροφές/min = (400 στροφές) / (60 s) = 40 rps και αντικαθιστώντας, βρίσκουμε: V = (3.4)(4.0m)(40s - ) = 5.0 m/s

Ενότητα 7. Ασκηση 3 ΛΥΣΗ Η ακτίνα της κυκλικής τροχιάς της γης γύρω από τον ήλιο είναι.5 0 km. Να βρείτε (α) το μέτρο της ταχύτητας με την οποία η γη περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο και (β) το μέτρο της κεντομόλου επιτάχυνσής της. (α) Η ταχύτητα είναι πr T Η περίοδος περιστροφής της γης γύρω από τον ήλιο είναι 365 μέρες ή (365 μέρες)(4 h/μέρα) = 8760 h Επομένως, πr T 3.4 (.5 0 8760h km) km 08000000 h ή.08 0 8 km h (β) Η κεντρομόλος επιτάχυνση είναι r r (.08 0 8.5 0 km/h) km km 7700 h

Ενότητα 7. Ασκηση 5 Για να αντέξουν τις «δυνάμεις g», δηλαδή σε επιταχύνσεις μέχρι και 0g, που οφείλονται στην έξοδο του αεροπλάνου από μια απότομη βουτιά, οι πιλότοι των μαχητικών αεροσκαφών εκπαιδεύονται σε έναν «ανθρώπινο φυγοκεντρητή». Τα 0g είναι επιτάχυνση 0(9.80 m/s ) = 98 m/s. Αν το μήκος του βραχίοντα του φυγοκεντριτή είναι m, με τι ταχύτητα κινείται ο επιβάτης του όταν υφίσταται τα 0g; ΛΥΣΗ r r r r r r (98m/s )(m) 34.3m/s ή 3km/h ΤΕΛΟΣ ΤΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ