Κεφάλαιο 9 Γραμμική Ορμή. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Σχετικά έγγραφα
Κεφάλαιο 9. A little knowledge is a dangerous thing, so is a lot. Albert Einstein. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 07 Ορμή Κρούσεις ΦΥΣ102 1

Κεφάλαιο 8. Ορμή, ώθηση, κρούσεις

ΦΥΣ 111 Γενική Φυσική Ι 8 η Εργασία Επιστροφή:

4η εργασία Ημερομηνία αποστολής: 1 Απριλίου 2007 (Τα θέματα κάθε άσκησης θεωρούνται ισοδύναμα)

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 09 Ροπή Αδρανείας Στροφορμή

Κεφάλαιο 11 Στροφορμή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

Κεφάλαιο 10 Περιστροφική Κίνηση. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Φυσική Β Λυκειου, Γενικής Παιδείας 3ο Φυλλάδιο - Ορµή / Κρούση

ΦΥΣ. 131 ΕΡΓΑΣΙΑ # 6

2 Η ΠΡΟΟΔΟΣ. Ενδεικτικές λύσεις κάποιων προβλημάτων. Τα νούμερα στις ασκήσεις είναι ΤΥΧΑΙΑ και ΟΧΙ αυτά της εξέταση

Ποια η ταχύτητά του τη στιγµή που έχει περάσει πλήρως από την τρύπα? Λύση µε διατήρηση της ενέργειας. + K f. ! = mg " L & $ !

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ. Ύλη: Ορμή

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 2015 ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ

ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Απλή Αρµονική Ταλάντωση - Κρούσεις Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 19 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ

L 1 L 2 L 3. y 1. Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε. / ΤΜΗΜΑ ΕΚΠΑΙΔΕΤΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΥΠΟΔΟΜΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ 2012 ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ Ι Καθηγητής Σιδερής Ε.

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΦΥΣ. 131 ΕΡΓΑΣΙΑ # 6


ΚΡΟΥΣΗ. α. η ολική κινητική ενέργεια του συστήματος. β. η ορμή του συστήματος. 1. Σε κάθε κρούση ισχύει

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

Κεφάλαιο 11 Στροφορµή

Ορμή 2ος Νόμος Νεύτωνα

Κεφάλαιο 8 Διατήρηση της Ενέργειας

1 η χρονική στιγμή της

2 ο Διαγώνισμα Γ Λυκείου

ΔΕΙΓΜΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΧΙΛΙΑΔΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΦΥΣΙΚΩΝ (ΒΑΣΙΚΟ+ΣΥΝΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ)

16. Να γίνει µετατροπή µονάδων και να συµπληρωθούν τα κενά των προτάσεων: α. οι τρεις ώρες είναι... λεπτά β. τα 400cm είναι...

Επαναληπτικό Διαγώνισμα Φυσικής Γ Λυκείου Κρούσεις-Ταλαντώσεις-Κύματα

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 06 Διατήρηση της ενέργειας

2 ο Διαγώνισμα Γ Λυκείου Δευτέρα 04 Σεπτεμβρίου 2017

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

ΦΥΣ. 111 Κατ οίκον εργασία # 8 - Επιστροφή Πέµπτη 09/11/2017

minimath.eu Φυσική A ΛΥΚΕΙΟΥ Περικλής Πέρρος 1/1/2014

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

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΑΣΚΗΣΗ 5.1 Το διάνυσμα θέσης ενός σώματος μάζας m=0,5kgr δίνεται από τη σχέση: 3 j οπότε το μέτρο της ταχύτητας θα είναι:

ΦΥΣ Τελική Εξέταση : 9-Δεκεμβρίου Υπεύθυνος Μαθήματος: Τζιχάντ Μούσα

2) Ορμή και ρυθμός μεταβολής της στην κυκλική κίνηση. 3) Ένα σύστημα σωμάτων σε πτώση. 4) Ένα σύστημα επιταχύνεται. Γ) Ορμή και διατήρηση ορμής

Ασκήσεις υναµικής 4 η ενότητα: Συστήµατα σωµατιδίων

Κεφάλαιο 10 Περιστροφική Κίνηση. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΦΥΣ η Πρόοδος: 5-Νοεμβρίου-2006

Σύστηµα αναφοράς κέντρου µάζας

ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΚΑΛΟΚΑΙΡΙ ο ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 3 ΩΡΕΣ

ENOTHTA 1: ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΦΥΣ. 111 Τελική Εξέταση: 17-Δεκεµβρίου-2017

4.1. Κρούσεις. Κρούσεις. 4.1.Ταχύτητες κατά την ελαστική κρούση Η Ορμή είναι διάνυσμα. 4.3.Κρούση και Ενέργεια.

ΘΕΜΑΤΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: ΚΕΦΑΛΑΙΑ 1-2 7/12/2014

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΛΛΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

Βασίλης Ζαρείφης Μαθήματα Φυσικής. The flipped class project ΚΡΟΥΣΕΙΣ

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Διαγώνισμα Φυσικής Γ Λυκείου Απλή αρμονική ταλάντωση Κρούσεις

Ασκήσεις υναµικής 3 η ενότητα: Κινητική σωµατιδίου: ενέργεια, ορµή, κρούση

Ερωτήσεις του τύπου Σωστό /Λάθος

ΕΡΓΑΣΙΑ 3 ΟΡΜΗ-ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΟΡΜΗΣ

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

Διαγώνισμα Φυσικής Προσανατολισμού Β Λυκείου Οριζόντια Βολή Ορμή Κρούσεις

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

Β ΟΜΑΔΑ. ΦΥΣ η Πρόοδος: 19-Νοεµβρίου-2011

ΕΡΩΣΗΕΙ ΣΙ ΚΡΟΤΕΙ. Φυσική Γ Λυκείου - Κρούσεις

Παράδειγμα 1 ο. + U &' = mg(2r) k(2r)2! E µ"# = U #$%. = 2mgR + 2kR 2 U!". # K i + U i = K f + U f! U i = K f! 1 2 m" 2 f.

Έργο Δύναμης Έργο σταθερής δύναμης

α. β. γ. δ. Μονάδες 5 α. β. γ. δ. Μονάδες 5 α. ελαστική β. ανελαστική γ. πλαστική δ. έκκεντρη

[50m/s, 2m/s, 1%, -10kgm/s, 1000N]

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 25/09/16 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΦΥΣ. 131 Τελική Εξέταση: 13-Δεκεμβρίου-2006

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 22 / 04 / 2018

Και τα στερεά συγκρούονται

Κεφάλαιο M11. Στροφορµή

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΡΟΥΣΗΣ. Ελαστική κρούση

ΕΡΓΑΣΙΑ 3 ΟΡΜΗ-ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΟΡΜΗΣ

Κεφάλαιο 6β. Περιστροφή στερεού σώματος γύρω από σταθερό άξονα

ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΠΥΡΑΥΛΩΝ. Η προώθηση των πυραύλων στηρίζεται στην αρχή διατήρησης της ορμής.

ΚΡΟΥΣΕΙΣ. γ) Δ 64 J δ) 64%]

Κεφάλαιο 8 Ορμή, Ώθηση και Κρούσεις

Λύση Ισχύει : ΔΡ 1 = Ρ 1 Ρ 1 ΔΡ 1 = m 1 υ 1 m 1 υ 1 m 1 υ 1 = ΔΡ 1 + m 1 υ 1 υ 1 = (ΔΡ 1 + m 1 υ 1 ) / m 1 υ 1 = [ (6)] / 1 υ 1 = 2 m / s. Η αρ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΑΠΟ ΤΗΝ Α ΚΑΙ Β ΛΥΚΕΙΟΥ. Από τη Φυσική της Α' Λυκείου

Κρούσεις. Ομάδα Γ. Κρούσεις Ενέργεια Ταλάντωσης και Ελαστική κρούση Κρούση και τριβές Κεντρική ανελαστική κρούση

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

Φυσική Ι 1ο εξάμηνο. Γεώργιος Γκαϊντατζής Επίκουρος Καθηγητής. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης.

ΟΡΜΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

Ερωτήσεις στις κρούσεις

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

1. Ποιά από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή. 2. Στην άκρη ενός τραπεζιού βρίσκονται δύο σφαίρες Σ1 και Σ2. Κάποια

κριτήρια αξιολόγησης ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 1o Κριτήριο αξιολόγησης

ΘΕΜΑ Α. Α1. Ένα σώμα εκτοξεύεται κατακόρυφα προς τα πάνω και όταν φτάνει στο μέγιστο ύψος διασπάται σε

Κίνηση σε Ηλεκτρικό Πεδίο.

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

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2019 A ΦΑΣΗ

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

Κρούσεις. 5. Σε μια ελαστική κρούση δεν διατηρείται α. η ολική κινητική ενέργεια του συστήματος. β. η ορμή του συστήματος.

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ (8 ΠΕΡΙΟΔΟΙ)

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

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 02/10/2016 ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 3 ΩΡΕΣ ΘΕΜΑ Α

Transcript:

Κεφάλαιο 9 Γραμμική Ορμή

Περιεχόμενα Κεφαλαίου 9 Σχέση Ορμής και Δύναμης Διατήρηση της ορμής Κρούση και Ώθηση Διατήρηση ενέργειας και ορμής στις κρούσεις Ελαστικές κρούσεις σε μία διάσταση Ανελαστικές Κρούσεις Κρούσεις σε πολλές διαστάσεις Το κέντρο της μάζας Μεταφορική Κίνηση και το Κέντρο της Μάζας

9-1 Σχέση Ορμής και Δύναμης Η ορμή είναι διάνυσμα που ορίζεται από την σχέση Ο ρυθμός μεταβολής της ορμής μας δίνει την δύναμη: Η απόδειξη της σχέσης βασίζεται στον 2 ο Νόμο του Νεύτωνα. dp dt = dv dt = dv dt = a = F

Ένας καλός παίχτης του τένις μπορεί να σερβίρει τη μπάλα με ταχύτητα 55 /s (200k/h). Εάν η μπάλα ζυγίζει 0.060 kg και παραμένει σε επαφή με την ρακέτα για 4 s (4 x 10-3 s), βρείτε την μέση δύναμη που ασκείται στην μπάλα. Είναι αρκετή η δύναμη αυτή να σηκώσει ένα άτομο 60-kg ;

Η παροχή νερού είναι 1.5 kg/s και η ταχύτητα ροής 20 /s. Πόση δύναμη ασκεί το νερό πάνω στο αυτοκίνητο; (αγνοούμε το «πιτσίλισμα»)

9-2 Διατήρηση της Ορμής Οι μετρήσεις (πειράματα) δείχνουν ότι κατά την διάρκεια μιας κρούσης η ορμή δεν μεταβάλλεται.

9-2 Διατήρηση της Ορμής Εάν εφαρμόσουμε τον νόμο του Νεύτωνα περί δράσης και αντίδρασης, βλέπουμε ότι εφόσον ο «χρόνος» της κρούσης είναι πολύ μικρός ώστε MHN να έχουμε την δράση εξωτερικής δύναμης, για κάθε δύναμη υπάρχει η «αντίδρασή της» και επομένως η ορμή διατηρείται

9-2 Διατήρηση της Ορμής Για πολλά αντικείμενα (>2), Όπου F i είναι η συνολική εξωτερική δύναμη στο αντικείμενο i Όπου F ext είναι η συνολική εξωτερική δύναμη στο σύστημα

Αρχή διατήρησης της ορμής: Όταν η συνολική εξωτερική δύναμη που ασκείται σε ένα σύστημα είναι μηδέν, η συνολική ορμή παραμένει σταθερή. ή, 9-2 Διατήρηση της Ορμής Η συνολική ορμή ενός απομονωμένου συστήματος παραμένει σταθερή.

Ένα βαγόνι τραίνου 10,000-kg, A, κινείται με ταχύτητα 24.0 /s και συγκρούεται με ένα πανομοιότυπο βαγόνι, B, που είναι ακίνητο. Εφόσον τα βαγόνια «κλειδώσουν» ποια είναι η ταχύτητά τους μετά την κρούση;

Μπορούμε να ερμηνεύσουμε και τη κίνηση ενός πυραύλου βάση της αρχής διατήρησης της ορμής. Υποθέτουμε ότι ο πύραυλος και τα καύσιμα αποτελούν ένα σύστημα και λαμβάνουμε υπόψη, την μεταβολή της μάζας.

Υπολογίστε την ανάκρουση ενός όπλου που ζυγίζει 5.0-kg και εκτοξεύει την σφαίρα μάζας 0.020-kg με ταχύτητα 620 /s.

(α) Η Μαρία φοράει πέδιλα πάγου και αρχικά είναι ακίνητη πάνω στον πάγο. Πιάνεται από ένα έλκηθρο που κινείται πάνω σε πάγο με μηδενική τριβή, και αρχίζει να κινείται μαζί του. Η ταχύτητα του έλκηθρου αυξάνεται, μειώνεται ή παραμένει σταθερή; (β) Εάν η Μαρία μετά από λίγο αφήσει το έλκηθρο τι θα συμβεί; Η Μαρία πρέπει να διατηρήσει την ορμή της επομένως έχουμε, όπως επίσης και το έλκηθρο επομένως έχουμε: Η ταχύτητα μειώνεται διότι η μάζα του έλκηθρου είναι τώρα μεγαλύτερη και προκειμένου να διατηρηθεί η ορμή πρέπει να μειωθεί η ταχύτητα E E M E E E M E E M v v v v v v 1 0 E M E E M M E M v v v v v v

9-3 Κρούσεις και Ώθηση Κατά τις κρούσεις τα αντικείμενα παραμορφώνονται λόγω των μεγάλων δυνάμεων που αναπτύσσονται

9-3 Κρούσεις και Ώθηση Ορίζουμε την Ώθηση, J: Στην ουσία βλέπουμε ότι η ώθηση είναι η μεταβολή της ορμής:

9-3 Κρούσεις και Ώθηση Ο χρόνος τα κρούσης είναι γενικά μικρός, και επομένως μπορούμε κατά προσέγγιση να χρησιμοποιήσιμε την μέση δύναμη δηλ.

Εάν το χέρι κινείται με 10 /s βρείτε την ώθηση ενός χτυπήματος «καράτε».

9-4 Διατήρηση ενέργειας και Ορμής κατά τις κρούσεις ***Η ορμή διατηρείται για όλες τις μορφές κρούσεων*** Κρούσεις κατά τις οποίες διατηρείται η Κινητική Ενέργεια ονομάζονται Ελαστικές. Όταν η Κ.Ε. αλλάζει έχουμε ανελαστικές κρούσεις. Στην περίπτωση που έχουμε νέες μάζας (άλλα αντικείμενα μετά την κρούση) τότε έχουμε reactive κρούσεις (δηλ. που οδηγούν σε χημικές αντιδράσεις)

Για ελαστική κρούση δύο γνωστών μαζών 1 και 2, με γνωστές ταχύτητες v Α και v B, μπορούμε να υπολογίσουμε τις τελικές ταχύτητες v Α και v B, από τις δύο σχέσεις τις διατήρησης της ενέργειας και της ορμής

Η μπάλα A με μάζα κινείται με ταχύτητα v A και συγκρούεται «κατακέφαλα» με την B ίσης μάζας. Εάν υποθέσουμε ότι έχουμε ελαστική κρούση βρείτε τις τελικές ταχύτητες όταν (α) όταν και οι δύο μπάλες αρχικά κινούνται με ταχύτητες (v A και v B ), (β) όταν v B = 0

Ένα αντικείμενο με μάζα A προσκρούει σε ένα δεύτερο B, (ο «στόχος») που είναι αρχικά ακίνητο (v B = 0). Εάν τα αντικείμενα έχουν διαφορετικές μάζες και έχουμε κατακέφαλα ελαστικές κρούσεις, βρείτε (α) Εξισώσεις για τις v B και v A συναρτήσει των v A, A και B. (β) Τι συμβαίνει όταν A >> B. (γ) Τι συμβαίνει όταν A << B.

Ένα πρωτόνιο (p) μάζας 1.01 u (unified atoic ass units) κινείται με ταχύτητα 3.60 x 10 4 /s και συγκρούεται (κατακέφαλα) με ένα πυρήνα Ηλίου (He) ( He = 4.00 u) αρχικά ακίνητο. Ποιες είναι οι τελικές ταχύτητες των σωματιδίων; Υποθέτουμε ότι οι κρούσεις γίνονται στο κενό.

9-6 Ανελαστικές Κρούσεις Με ανελαστικές κρούσεις τμήμα της αρχικής ενέργειας των «αντιδρώντων» χάνεται σε άλλες μορφές ενέργειας όπως δυναμική ή «εσωτερική» ενέργεια. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν τα συγκρουόμενα σωματίδια δεν είναι ασυμπίεστες σφαίρες (π.χ. μόρια αντί για άτομα) αλλά έχουν εσωτερικούς βαθμούς ελευθερίας. Μια εντελώς ανελαστική κρούση έχουμε όταν τα δύο συγκρουόμενα σωματίδια μετά την σύγκρουση κολλήσουν και γίνουν ένα.

Εάν βαγόνι μάζας 10,000-kg, A, κινείται με ταχύτητα 24.0 /s και συγκρούεται με δεύτερο πανομοιότυπο ακίνητο βαγόνι, B. Μετά την κρούση τα βαγόνια κλειδώνουν. Βρείτε πόση από την αρχική ενέργεια διατηρείται σαν κινητική μετά την κρούση Before collision After collision

Το βαλλιστικό εκκρεμές είναι ένα όργανο με το οποίο μπορούμε να μετρήσουμε την ταχύτητα μιας σφαίρας. Η σφαίρα μάζας, καρφώνεται σε ένα μπλοκ μάζας M, που αποτελεί ένα εκκρεμές. Σαν αποτέλεσμα το σύστημα Μπλοκ και σφαίρα, μετατοπίζονται σε ύψος, h, από το οποίο προσδιορίζουμε την ταχύτητα της σφαίρας

9-7 Κρούσεις σε 2 και 3 διαστάσεις Η διατήρηση της ενέργειας και της ορμής μπορεί να αξιοποιηθεί για την επίλυση προβλημάτων κρούσεων σε 2 ή 3 διαστάσεις. Τις περισσότερες φορές όμως η πολυπλοκότητα του προβλήματος το καθιστά πολύ δύσκολο για να επιλυθεί επακριβώς. Στην εικόνα π.χ. γνώση των μαζών και των μέτρων των ταχυτήτων δεν επαρκή. Πρέπει να γνωρίζουμε τις γωνίες

Η μπάλα A που κινείται με σπουδή v A = 3.0 /s στην διεύθυνση +x χτυπά την πανομοιότυπη μπάλα B (ακίνητη αρχικώς). Μετά τη κρούση οι μπάλες ακολουθούν τις πορείες του σχήματος. Βρείτε την τελική σπουδή της κάθε μπάλας μετά την κρούση.

Πρωτόνιο που κινείται με τάχο 8.2 x 10 5 /s συγκρούεται ανελαστικά με δεύτερο πρωτόνιο από ένα στόχο Υδρογόνου. Το ένα πρωτόνιο παρατηρήθηκε να «σκεδάζει» από τον χώρο αλληλεπίδρασης (κρούσης) με γωνία 60. Ποιες είναι η τελικές ταχύτητες των δύο πρωτονίων και ποια είναι η γωνία σκέδασης του δεύτερου.

Πως λύνουμε προβλήματα κρούσης: 1. Διαλέγουμε το σύστημα. Εάν είναι πολύπλοκο θεωρούμε υποσύνολα του συστήματος και εφαρμόζουμε σε αυτά της διατήρηση ενέργειας και ορμής. 2. Υπάρχει εξωτερική δύναμη; Εάν ο χρόνος αλληλεπίδρασης είναι μικρός τότε μπορούμε να την αγνοήσουμε. 3. Σχεδιάζουμε διαγράμματα αρχικών και τελικών ταχυτήτων. 4. Διαλέγουμε σύστημα συντεταγμένων.

5. Εφαρμόζουμε την διατήρηση της ορμής σε κάθε διάσταση. 6. Για ελαστικές κρούσεις έχουμε ΚΑΙ διατήρηση της κινητικής ενέργειας. 7. Λύνουμε. 8. Μονάδες και τάξη μεγέθους.

9-8 Κέντρο Μάζας (Κ.Μ.) Στη εικόνα (α), κίνηση του δύτη είναι αποκλειστικά μεταφορική. Στην εικόνα (β) έχουμε μεταφορική αλλά και περιστροφική κίνηση. Υπάρχει όμως ένα σημείο που και στις δύο περιπτώσεις ακολουθεί την ίδια τροχιά. Το σημείο αυτό ονομάζεται ΚΕΝΤΡΟ ΜΑΖΑΣ

9-8 Center of Mass (CM) Η γενική κίνηση ενός αντικειμένου μπορεί να θεωρηθεί ως το άθροισμα της μεταφορικής κίνησης του ΚΜ συν περιστροφική ή δονητική ή άλλες κινήσεις πέριξ του ΚΜ

Για δύο σωματίδια το ΚΜ είναι πλησιέστερα στο αντικείμενο με την μεγαλύτερη μάζα: όπου M είναι η συνολική μάζα.

Τρία άτομα με περίπου την ίδια μάζα κάθονται πάνω σε φουσκωτό σκάφος αναψυχής στις θέσεις x A = 1.0, x B = 5.0, και x C = 6.0, κατά μήκος του άξονα χ. Βρείτε την θέση του ΚΜ

Βρείτε το ΚΜ του συστήματος

Για ογκώδη συμπαγή αντικείμενα, μπορούμε να φανατιστούμε αποτελείται από μικρά αντικείμενα (άτομα!) και το άθροισμα του γινομένου (θέση x μάζα) κάθε αντικειμένου διά την συνολική μάζα θα μας έδινε το ΚΜ. Η στο όριο όπου τα αντικείμενα γίνουν απειροελάχιστα έχουμε :

(α) Δείξτε ότι το ΚΜ μιας ομοιόμορφης ράβδου μήκους l και μάζας M βρίσκεται στο κέντρο της ράβδου, και (β) Βρείτε το ΚΜ εάν υποθέστε ότι η πυκνότητα της ράβδου μεταβάλλεται «γραμμικά» από λ = λ 0 στην αριστερή άκρη της σε λ = 2λ 0, στην δεξιά άκρη της.

Βρείτε το ΚΜ του σχήματος.

Το κέντρο βάρους είναι το σημείο εκείνο στο οποίο μπορούμε να υποθέσουμε ότι δρα η όπου η βαρυτική δύναμη. Ταυτίζεται με το ΚΜ εφόσον η βαρυτική δύναμη δεν μεταβάλλεται στις διαστάσεις του αντικειμένου

9-8 Κέντρο Μάζας Το κέντρο βάρους μπορεί να προσδιοριστεί πειραματικά μέσω αιώρησης του αντικειμένου από διάφορα σημεία. Το ΚΜ δεν βρίσκεται κατ ανάγκη μέσα στο αντικείμενο, π.χ. ένας λουκουμάς τύπου doughnut s έχει το ΚΜ στο κέντρο της κεντρικής του τρύπας.

9-9 ΚΜ και μεταφορική Κίνηση Η συνολική ορμή ενός συστήματος σωματιδίων (π.χ. ενός μορίου) ισούται με το γινόμενο της συνολικής μάζας με την ταχύτητα του ΚΜ. Το άθροισμα όλων των δυνάμεων που δρουν πάνω στο σύστημα ισούται με το γινόμενο to συνολικής μάζας με την επιτάχυνση του ΚΜ.: Βλέπουμε δηλ ότι το ΚΜ ενός συστήματος σωματιδίων συμπεριφέρεται σαν αντικείμενο με μάζα M πάνω στο οποίο δρα η συνολική δύναμη

Ένας πύραυλος εκτοξεύεται στο αέρα. Στο μέγιστο ύψος και σε οριζόντια απόσταση d από το σημείο εκτόξευσης μια έκρηξη μοιράζει τον πύραυλο στα δύο, έτσι ώστε το κομμάτι Ι, πέφτει κατακόρυφα στην γη. Που θα πέσει το κομμάτι ΙΙ; Υποθέστε ότι g = σταθερή.

9-10 Συστήματα με μεταβλητή μάζα Εφαρμόζοντας το νόμο του Νεύτωνα στο σύστημα βρίσκουμε ότι: Επομένως, ή Όπου v rel είναι η σχετική ταχύτητα

Ας υποθέσουμε ότι σχεδιάζεται ένα ιμάντα μεταφορά ή διάδρομο γυμναστικής. Το σιλό εναποθέτει υλικό πάνω στον ιμάντα 75.0 kg/s ο οποίος κινείται με ταχύτητας v = 2.20 /s. (α) βρείτε πόση επιπλέον δύναμη απαιτείται για να συνεχίσει να κινείται ο ιμάντας και μετά την εναπόθεση του υλικού». (β) Ποια είναι η ισχύς που απαιτείται από το μοτέρ που κινεί τον ιμάντα;

Διάσπαση Μορίων-Χημική Δυναμική Διατομικά Μόρια Όταν σπάει ένα διατομικό μόριο, η διαθέσιμη ενέργεια Ε α μοιράζεται μεταξύ των ατομικών θραυσμάτων με βάση την αρχή διατήρηση της ενέργειας και της ορμής: v A v B AB A + B A v A + B v B = 0 E a = 1 2 A v A 2 + 1 2 B v B 2

E a = 1 2 A v A 2 + 1 2 B Av A B = 1 2 A v A 2 1 + A B 2 = KE A A + B B KE A = B M E a και KE Β = Α M E a v Β v A Όπου M = A + B KE A : κινητική ενέργεια του Α

v A v B 2 a B A a B A B A E KE KE E M KE 0 A a a A A a B A A B B A KE E E E KE Δύο ακραίες περιπτώσεις

Η ενέργεια του δεσμού του Ι 2 είναι D 0 =1,54eV (1eV=1,6x10-19 J) Πόση είναι η κινητική ενέργεια και η σπουδή των ατόμων του ιωδίου εάν το μόριο του ιωδίου διεγερθεί με ακτινοβολία ενέργειας E=4,00 ev. ( I =127 au) KE A I B KE 4,00 1,54 2 I E 2 a E D 2 ev 1,23eV 0 KE v I I I 1,23eV 1,9710 127 2KE 1,3710 1271,6610 I I 3 / s 19 J 27 21,9710 2,1110 kg 25 19 J kg 2,1110 25 kg

Η ενέργεια του δεσμού του HI είναι D 0 =3,05eV (1eV=1,6x10-19 J) Πόση είναι η κινητική ενέργεια και η σπουδή των ατόμων του υδρογόνου και του ιωδίου εάν το μόριο του ιωδίου διεγερθεί με ακτινοβολία ενέργειας E=6,00 ev. ( I =127 au, H =1 au ) KE KE H I H I H H I 4,6810 3,6910 I E D 6,00 3,05 19 J E D 6,00 3,05 21 J o o 127 128 1 128 0,0410 19 J 1,6 10 1,6 10 19 19 J J

s kg J KE v I I I / 10 1,8 10 2,11 10 3,69 2 2 2 25 21 s kg J KE v I I H / 10 2,37 10 1,66 10 4,68 2 2 4 27 19

Διάσπαση Μορίων-Χημική Δυναμική Εσωτερική ενέργεια θραυσμάτων-πολυατομικά Στην ορισμένες περιπτώσεις ακόμα και για άτομα, τα «θραύσματα» μπορεί να έχουν πέραν της κινητικής ενέργειας και εσωτερική ενέργεια, ηλεκτρονική, δονητική και περιστροφική. Στην περίπτωση που έχουμε δύο θραύσματα (δύο προϊόντα) οι σχέσεις που δείξαμε ισχύουν με την μόνη διαφορά ότι στον υπολογισμό της διαθέσιμης ενέργειας (Εα) αφαιρούμε την εσωτερική ενεργεία (ΕΕ). v B v A E a KE A KE B EE A EE B

Η ενέργεια του δεσμού του CH 3 Br είναι D 0 =2,97eV (1eV=1,6x10-19 J). Διεγείρεται με ακτινοβολία ενέργειας Ε=5,45 ev και σπάει σε μεθύλιο και βρώμιο. Εάν η εσωτερική ενέργεια τις ρίζας του μεθυλίου που παράγεται έχει 0,75eV εσωτερική ενέργεια, βρείτε τις ταχύτητες των θραυσμάτων. ( Br =80 au, H =1 au, C =12 au ) CH 3 Br CH 3 Br KE Br CH3 CH3 Br E D o 0,75eV 15 5,45 2,97 0,75 15 80 19 0,4410 J 1,6 10 19 J v Br 2KE Br Br 8,1410 2 / s 20,4410 801,6610 19 27 J kg KE CH3 CH3 Br Br E D 80 5,45 2,97 0,75 95 19 2,3310 J o 0,75eV 1,6 10 19 J v CH3 2KE CH3 CH3 4,3310 3 / s 2 2,3310 151,6610 19 27 J kg

Μια χρήσιμη σχέση για γρήγορο υπολογισμό ταχύτητας των θραυσμάτων Εάν χρησιμοποιείστε μονάδες Μήκος : c Ενέργεια: ev Μάζα: au Χρόνος: μs T = 1,02L v = 1 1,02 2E 2E, c/μs =28 au E=1 ev, v = 1 1,02 2 1 28 = 0.262 c μs = 2620 s E=0.1 ev, v = 1 1,02 2 0.1 28 = 0.0829 c μs = 829 s