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

Σχετικά έγγραφα
Μια μεταβαλλόμενη κυκλική κίνηση. Φ.Ε.

ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΥΛΙΚΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ

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

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 3/2/2016 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

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

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2019

Λύσεις 4 ης εργασίας

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

Δυνάμεις Σύνθεση Ανάλυση Δυνάμεων

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

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΕ ΑΡΜΟΝΙΚΟΥΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΕΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ ΚΑΙ ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

Ακτίνα καμπυλότητας - Ανάλυση επιτάχυνσης σε εφαπτομενική και κεντρομόλο συνιστώσα

Η Φυσική στην Α Λυκείου. Η ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ 9.


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

2.2 Διατήρηση της Ενέργειας - 9-1ο ΓΕΛ Πετρόυπολης

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΕ ΑΡΜΟΝΙΚΟΥΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΕΣ

1. Κίνηση Υλικού Σημείου

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΚΥΚΛΙΚΗ ΟΜΑΛΗ ΚΙΝΗΣΗ

L 2 z. 2mR 2 sin 2 mgr cos θ. 0 π/3 π/2 π L z =0.1 L z = L z =3/ 8 L z = 3-1. V eff (θ) =L z. 2 θ)-cosθ. 2 /(2sin.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΕ ΑΡΜΟΝΙΚΟΥΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΕΣ

β. Υπολογίστε την γραμμική ταχύτητα περιστροφής της πέτρας γ. Υπολογίστε την γωνιακή ταχύτητα περιστροφής της πέτρας.

Φύλλο εργασίας - Ενδεικτικές απαντήσεις

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 15/10/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΡΑΠΤΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

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

1ο ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 30 Οκτώβρη 2016 Φυσική Προσανατολισµού - Μηχανική - Ι. Ενδεικτικές Λύσεις. Θέµα Α

γραπτή εξέταση στη ΦΥΣΙΚΗ B κατεύθυνσης

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

3ωρη ΔΟΚΙΜΑΣΙΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: Μηχανικό στερεό

ΦΥΣΙΚΗ (ΠΟΜ 114) ΛΥΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΕΞΕΤΑΣΗ 2015

K K. 1 2 mr. Εισαγωγή στις Φυσικές Επιστήμες ( ) Ονοματεπώνυμο. Τμήμα ΘΕΜΑ 1

11 η Εβδομάδα Δυναμική Περιστροφικής κίνησης. Έργο Ισχύς στην περιστροφική κίνηση Στροφορμή

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Α5. α. Λάθος β. Λάθος γ. Σωστό δ. Λάθος ε. Σωστό

Κεφάλαιο 3. Κίνηση σε δύο διαστάσεις (επίπεδο)

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).

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

2. Ένα μπαλάκι το δένουμε στην άκρη ενός νήματος και το περιστρέφουμε. Αν το μπαλάκι

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΟΡΜΗ 30/11/2014

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 2015 ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΚΑΜΠΥΛΟΓΡΑΜΜΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ

11 η Εβδομάδα Δυναμική Περιστροφικής κίνησης. Έργο Ισχύς στην περιστροφική κίνηση Στροφορμή Αρχή διατήρησης στροφορμής

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΤΗΝ ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΚΕΝΤΡΟΜΟΛΟΣ ΔΥΝΑΜΗ

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

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

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

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

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Για τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στην σωστή απάντηση

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

Β ΛΥΚΕΙΟΥ - ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ Β Λ ΠΡΟΕΤ. Γ Λ

R 2. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

Ασκήσεις στη Κυκλική Κίνηση

Μηχανική Στερεού Ασκήσεις Εμπέδωσης

Προτεινόμενο διαγώνισμα Φυσικής Α Λυκείου

ΕΡΓΑΣΙΑ 8 ΚΙΝΗΣΗ ΜΕ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΠΟΥ ΔΕΝ ΕΧΟΥΝ ΤΗΝ ΙΔΙΑ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΚΑΙ ΤΡΙΒΗ

Φυσική για Μηχανικούς

2.1. Κυκλική κίνηση Κυκλική κίνηση. Ομάδα Β.

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 5 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2017: ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

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

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

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

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

ΕΙΔΗ ΔΥΝΑΜΕΩΝ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ

ιαγώνισµα Α Τάξης Ενιαίου Λυκείου Τετάρτη 8 Απρίλη 2015 υναµική - Ενέργεια Ενδεικτικές Λύσεις Θέµα Α

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

Η επιτάχυνση και ο ρόλος της.

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

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ 2013

Ονοματεπώνυμο: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση :

1ο ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 9 Νοέµβρη 2014 Φυσική Προσανατολισµού - Μηχανική

Φυσική Α Λυκείου. Καραβοκυρός Χρήστος

4 Έργο-Ενέργεια. 4.1 Έργο Δύναμης. Έργο-Ενέργεια 1. Το έργο W μίας σταθερής δύναμης F που μετατοπίζει σώμα κατά x είναι W = F x συνθ.

Διαγώνισμα Φυσικής Β Λυκείου Προσανατολισμού. Οριζόντια βολή Κυκλικές κινήσεις

ΦΥΣ. 111 Κατ οίκον εργασία # 1 - Επιστροφή 19/09/2017. Οι ασκήσεις στηρίζονται στα κεφάλαια 1 και 2 των βιβλίων των Young και Serway

Μην ξεχνάμε τον άξονα περιστροφής.

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:

Λυμένες ασκήσεις. Έργο σταθερής δύναμης

12 η Εβδομάδα Ισορροπία Στερεών Σωμάτων. Ισορροπία στερεών σωμάτων

Ημερομηνία: Κυριακή 30 Οκτωβρίου 2016 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

α. 2 β. 4 γ. δ. 4 2 Μονάδες 5

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

Σε επαρχιακούς τρόμους οι κλειστές στροφές κατασκευάζονταν έτσι ώστε ο δρόμος να έχει κλίση προ τα μέσα αυτό γίνεται για:

ΘΕΜΑ 2: Α. Ένα σωματίδιο κινείται στο επίπεδο xy έτσι ώστε υ

φορτισμένου πυκνωτή με διεύθυνση κάθετη στις δυναμικές γραμμές του πεδίου, όπως

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

Θέση. Χρόνος. Ταχύτητα. Επιτάχυνση

ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ. 1. Β.2 Ο ωροδείκτης και ο λεπτοδείκτης ξεκινούν μαζί στις 12:00.

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

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Σεπτέμβριος 2012

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.

Για τις παρακάτω 3 ερωτήσεις, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

Ημερομηνία: Σάββατο 11 Νοεμβρίου 2017 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑ 2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

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

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

Transcript:

ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΑΣΚΗΣΗ 1 Μια οριζόντια στροφή μιας ενικής οδού έχει ακτίνα = 95 m. Ένα αυτοκίνητο παίρνει τη στροφή αυτή με ταχύτητα υ = 26, m/s. (α) Πόση πρέπει να είναι η τιμή του συντελεστή μ s της στατικής τριβής ολίσησης ώστε το αυτοκίνητο να μην ολισήσει προς τα έξω; (β) Πόση πρέπει να είναι η κλίση του οδοστρώματος ώστε το αυτοκίνητο να μη φύγει από την πορεία του ακόμα και στην περίπτωση που ο δρόμος είναι τελείως ολισηρός; (π.χ. υπάρχουν λάδια στο οδόστρωμα). (α) Το οδόστρωμα στη στροφή είναι οριζόντιο: Οι δυνάμεις που ασκούνται πάνω στο αυτοκίνητο είναι: υ f s Το βάρος του αυτοκινήτου: Η κάετη δύναμη επαφής Ν που ασκεί το οδόστρωμα πάνω στο αυτοκίνητο. Επειδή το οδόστρωμα είναι οριζόντιο, η δύναμη Ν είναι κατακόρυφη με κατεύυνση προς τα πάνω (αντίετη του βάρους του αυτοκινήτου). Και επειδή στην κατακόρυφη διεύυνση πρέπει ΣF y =, παίρνουμε: Ν + F G = mg = = mg (1) Η στατική τριβή ολίσησης f s είναι η δύναμη που συγκρατεί το αυτοκίνητος πάνω στο οδόστρωμα. H f s ως η μόνη δύναμη που είναι παράλληλη με το οδόστρωμα πρέπει να έχει κατεύυνση προς το κέντρο της κυκλικής τροχιάς και να λειτουργεί ως κεντρομόλος δύναμη F r : f s = F r = mυ2 (2) Για την ταχύτητα του αυτοκινήτου υ = 26, m/s η μέγιστη στατική τριβή ολίσησης f s,max, για να μην ολισήσει το αυτοκίνητο δίνεται από τη σχέση: f s,max = μ s f s,max = μ s mg (3) Από τις Εξισώσεις 2 και 3 παίρνουμε: μ s mg = mυ2 μ s = υ2 g = (26, m/s) 2 (9,8 m/s 2 )(95 m) μ s =,73 (β) Το οδόστρωμα στη στροφή έχει κλίση σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο: Στην περίπτωση αυτή, οι δυνάμεις που ασκούνται πάνω στο αυτοκίνητο είναι: Το βάρος του αυτοκινήτου:. Η κάετη δύναμη επαφής Ν που ασκεί το οδόστρωμα πάνω στο αυτοκίνητο. Επειδή το οδόστρωμα δεν είναι οριζόντιο, σχηματίζει γωνία με το οριζόντιο επίπεδο, η δύναμη

Ν δεν είναι κατακόρυφη αλλά σχηματίζει γωνία με αυτήν. Η γωνία είναι το ζητούμενο στο συγκεκριμένο πρόβλημα. Επειδή το οδόστρωμα είναι ολισηρό, η στατική τριβή ολίσησης είναι μηδέν. z =cos υ mg υ2 sin = m cos tan =,73 = 36 ο F r = Νsin sin cos = υ2 g Αναλύουμε την κάετη δύναμη Ν στην κατακόρυφη συνιστώσα Ν z = Ν cos και στην οριζόντια ακτινική συνιστώσα Ν r = F r = sin. Συνήκη ισορροπίας στο κατακόρυφο άξονα: ΣF y = cos mg = cos = mg ή = mg (4) cos Η οριζόντια ακτινική συνιστώσα της δύναμης Ν λειτουργεί ως κεντρομόλος δύναμη: r = sin = F r = m υ2 (5) Αντικαιστούμε τη δύναμη Ν που υπάρχει στην Εξίσωση 5 με το αποτέλεσμα της Εξίσωσης 4 για να πάρουμε: tan = υ2 g = (26, m/s) 2 (9,8 m/s 2 (95 m) ΑΣΚΗΣΗ 2 Η ακτίνα ενός κατακόρυφου τροχού (μύλου) σε ένα Λούνα Παρκ είναι = 15, m. (α) Αν ο τροχός εκτελεί μια πλήρη περιστροφή σε χρονικό διάστημα Δτ = 12, s, να υπολογίσετε το φαινόμενο βάρος ενός επιβάτη που έχει μάζα m = 85, kg στο ανώτατο και στο κατώτατο σημείο της διαδρομής του τροχού. (β) Πόσο πρέπει να είναι το χρονικό διάστημα μιας πλήρους περιστροφής του τροχού ώστε το φαινόμενο βάρος του επιβάτη στο ανώτατο σημείο της διαδρομής του τροχού να είναι ίσο με μηδέν; Στην ειδική αυτή περίπτωση, πόσο α είναι το φαινόμενο βάρος του επιβάτη στο κατώτατο σημείο της διαδρομής του τροχού; Σε κάε περίπτωση, εωρούμε τον y-άξονα να είναι κατακόρυφος με ετική φορά προς τα πάνω. (α) Στο ανώτατο και στο κατώτατο σημείο του μύλου οι δυνάμεις που ασκούνται πάνω τον επιβάτη είναι: Το βάρος του, το οποίο έχει φορά προς τα κάτω:. Η κάετη δύναμη επαφής Ν την οποία ασκεί το κάισμα πάνω στον επιβάτη. Αν ο επιβάτης καότανε πάνω σε ζυγό, τότε ο ζυγός αυτός α μετρούσε τη δύναμη Ν. Και στις δυο περιπτώσεις (επάνω και κάτω σημείο τροχού), η συνισταμένη των δυνάμεων

F G και Ν α είναι ίση με την κεντρομόλο δύναμη F r που ασκείται πάνω στον επιβάτη καώς ο μύλος περιστρέφεται: Ν + F G = F r (1) όπου F r = mω 2 = m 4π2 (2) Τ2 Στην Εξίσωση 2 οι ποσότητες ω και T είναι η γωνιακή ταχύτητα και η περίοδος περιστροφής του μύλου, αντίστοιχα. Από το Σχήμα της άσκησης προκύπτει ότι στο ανώτατο σημείου του μύλου η κεντρομόλος δύναμη F r έχει φορά προς τα κάτω, δηλαδή είναι αρνητική, ενώ στο κατώτατο σημείο του μύλου η φορά της κεντρομόλου δύναμης είναι προς τα πάνω, δηλαδή είναι ετική. Με βάση αυτές τις παρατηρήσεις έχουμε: F G F r F r ω Στο ανώτατο σημείο του μύλου: Στη έση αυτή η Εξίσωση 1 γράφεται: F G = F r = F G F r = mg m 4π2 T 2 = m (g 4π2 ) (3) T2 = (85, kg) ((9,8 m s 4(3,14)2 (15, m)) Ν = 484 (12, s) 2 Στο κατώτατο σημείο του μύλου: Στη έση αυτή η Εξίσωση 1 γράφεται: F G = F r = F G + F r = mg + m 4π2 T 2 = m (g + 4π2 ) (4) T2 = (85, kg) ((9,8 m s + 4(3,14)2 (15, m)) = 118 (12, s) 2 Το πραγματικό βάρος του επιβάτη είναι F G = mg =(85, kg)(9,8 m/s 2 ) = 833 (β) Από την Εξίσωση 3 προκύπτει ότι όσο μικραίνει η περίοδος (δηλαδή, όσο μεγαλώνει η γωνιακή ταχύτητα) του μύλου τόσο μικραίνει το φαινομενικό βάρος Ν του επιβάτη του μύλου. Κατά συνέπεια, α υπάρχει μια κρίσιμη περίοδος T c για την οποία το φαινομενικό βάρος του επιβάτη του μύλου α είναι ίσο με μηδέν (Ν = ). Στην περίπτωση αυτή, η Εξίσωση 3 γίνεται: = m (g 4π2 T2 ) 4π 2 c T2 = g T c 2 = 4π2 c g T c = 2π g

T c = 2π 15, m 9,8 m/s 2 T c = 7,77 s Όταν ο μύλος περιστρέφεται με περίοδο T c = 7,77 s, τότε σύμφωνα με την Εξίσωση 4, το φαινομενικό βάρος του επιβάτη α είναι: c = m (g + 4π2 T2 ) = (85, kg) ((9,8 m 4(3,14)2 c s2) + (15, m)) (7,77 s) 2 c = 167 ΑΣΚΗΣΗ 3 Ένα σώμα κινείται σε περιφέρεια κύκλου ακτίνας r = 3, m υπό την επίδραση της δύναμης F = (2x y)i + (x + y)j. Ο κύκλος βρίσκεται πάνω στο xy-επίπεδο και το κέντρο του κύκλου είναι στην αρχή του συστήματος συντεταγμένων. Να υπολογίσετε το έργο που παράγει η συγκεκριμένη δύναμης όταν το σώμα διανύσει την περιφέρεια του κύκλου. Η δύναμη F δεν είναι σταερή. Τόσο τη μέτρο της όσο και η κατεύυνσή της αλλάζουν από σημείο σε σημείο πάνω στην περιφέρεια του κύκλου. Σε μια στοιχειώδη μετατόπιση dr πάνω στην περιφέρεια του κύκλου, η δύναμη F παράγει στοιχειώδες έργο: dw = F dr y F y dr r x x dw = [(2x y)i + (x + y)j ] (dxi + dyj ) dw = (2x y)dx + (x + y)dy (1) Για να υπολογίσουμε το έργο που παράγει ή καταναλίσκει η δύναμη F α πρέπει να ολοκληρώσουμε την Εξίσωση 1 κατά μήκος όλης της περιφέρειας της κυκλικής τροχιάς. Όμως, η εξίσωση αυτή έχει δυο μεταβλητές. Την x και την y μεταβλητή. Για να γίνει η ολοκλήρωση α πρέπει να πρώτα να μετατρέψουμε την Εξίσωση 1 σε εξίσωση μιας μεταβλητής. Στην προκειμένη περίπτωση μπορούμε να γράψουμε τις μεταβλητές x και y συναρτήσει τη γωνίας που σχηματίζει το διάνυσμα έσης του σώματος (δηλαδή η ακτίνα r της κυκλικής τροχιάς) με τον άξονα x. Συγκεκριμένα, από το Σχήμα της άσκησης προκύπτει ότι: x = rcos και dx = rsin d y = rsin και dy = rcos d Οπότε η Εξίσωση 1 γίνεται: dw = (2rcos rsin)( rsin)d + (rcos + rsin)rcos d dw = 2r 2 cossin d + r 2 sin 2 d + r 2 cos 2 d + r 2 sincos d dw = r 2 cossin d + r 2 d dw = r 2 cos d(cos) + r 2 d (2)

Για να υπολογίσουμε το ζητούμενο έργο ολοκληρώνουμε την Εξίσωση 2 από τη γωνία 1 = rad έως τη γωνία 2 = 2π rad: W = [r 2 cos d(cos) + r 2 d] = r 2 cos d(cos) + r 2 d W = r 2 cos d(cos) + r 2 d = r 2 1 2 cos2 2π + r 2 2π W = r 2 1 2 (cos2 2π cos 2 ) + r 2 (2π ) = + (3, m) 2 6,28 W = 56,5 J