E = P t = IAt = Iπr 2 t = J (1)

Σχετικά έγγραφα
sin(30 o ) 4 cos(60o ) = 3200 Nm 2 /C (7)

+ cos(45 ) i + sin(45 ) j + cos(45 ) i sin(45 ) j +

Φυσική για Μηχανικούς

u = x t t = t 0 = T = x u = = s t = = s u = u bat 1 + T c = 343 m/s 273

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο ιδάσκων : Γ. Καφεντζής. Τελική Εξέταση

dq dv = k e a 2 + x 2 Q l ln ( l + a 2 + l 2 ) 2 10 = (

Σ F x = 0 T 1x + T 2x = 0 = T 1 cos(θ 1 ) = T 2 cos(θ 2 ) (2) F g cos(θ 2 ) (sin(θ 1 ) cos(θ 2 ) + cos(θ 1 ) sin(θ 2 )) = F g cos(θ 2 ) T 1 =

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο ιδάσκων : Γ. Καφεντζής. Τελική Εξέταση

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ιδάσκων : Γ. Καφεντζής. εύτερη Σειρά Ασκήσεων - Λύσεις.

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

1η Εργασία στο Μάθημα Γενική Φυσική ΙΙΙ - Τμήμα Τ1. Λύσεις Ασκήσεων 1 ου Κεφαλαίου

25, 000 Hz 1 + v S Hz = I 2

Φυσική για Μηχανικούς

= R{(a + jb)e j2π 3 4 t } (6) a + jb = j2.707 = e j π (7) A = (9) f 0 = 3 4

400 = t2 (2) t = 15.1 s (3) 400 = (t + 1)2 (5) t = 15.3 s (6)

Φυσική για Μηχανικούς

W = 6.34 kn (2) F = u 2 f = u2 i + 2a(x f x i ) a = u2 f u2 i 2x f. F = d U(x) (5)

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΠΗΓΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

To θετικό πρόσημο σημαίνει ότι το πεδίο προσφέρει την ενέργεια για τη μετακίνηση αυτή.

y = u i t 1 2 gt2 y = m y = 0.2 m

B 2Tk. Παράδειγμα 1.2.1

Εφαρμογές Νόμος Gauss, Ηλεκτρικά πεδία. Ιωάννης Γκιάλας 7 Μαρτίου 2014

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο 2017 ιδάσκων : Γ. Καφεντζής. Εκτη Σειρά Ασκήσεων

Ορίζοντας την δυναμική ενέργεια σαν: Για μετακίνηση του φορτίου ανάμεσα στις πλάκες: Ηλεκτρικό Δυναμικό 1

1. Ηλεκτρικό Φορτίο. Ηλεκτρικό Φορτίο και Πεδίο 1

8. ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ. Φυσική ΙΙ Δ. Κουζούδης. Πρόβλημα 8.6.

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό δυναμικό. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Φυσική για Μηχανικούς

Hλεκτρικό. Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

(α) 1. (β) Το σύστημα βρίσκεται υπό διαφορά δυναμικού 12 V: U ολ = 1 2 C ολ(δv) 2 = J.

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό πεδίο νόμος Gauss. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Φυσική για Μηχανικούς

Π. Ασβεστάς Γ. Λούντος Τμήμα Τεχνολογίας Ιατρικών Οργάνων

Φυσική για Μηχανικούς

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο 2015 ιδάσκων : Γ. Καφεντζής. Ενδεικτικά Θέµατα

πάχος 0 πλάτος 2a μήκος

Φυσική για Μηχανικούς

K = 1 2 mu2 = 320 kj. U g = mgh = kj = 1 2 mu2 f u = 4 u = m/s. K i = U f = mgh max h max = m

Κεφάλαιο 27 Μαγνητισµός. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΦΥΕ 14 6η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι ϐαθµολογικά ισοδύναµες)

ΦΟΡΤΙΟ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

Ηλεκτρικό φορτίο Ηλεκτρικό Πεδίο

ΘΕΜΑ 1. Ονοματεπώνυμο. Τμήμα

Φυσική για Μηχανικούς

Λύση: Η δύναμη σε ρευματοφόρο αγωγό δίνεται από την

Κίνηση σε Ηλεκτρικό Πεδίο.

1.1.1 Εσωτερικό και Εξωτερικό Γινόμενο Διανυσμάτων

Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήµιο Ενδεικτικές Λύσεις Θεµάτων Τελικών εξετάσεων στη Θεµατική Ενότητα ΦΥΕ34. Ιούλιος 2008 KYMATIKH. ιάρκεια: 210 λεπτά

a x (t) = d dt u x(t) = d dt dt x(t) )

Q (όπου Q το φορτίο και V η τάση

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό πεδίο νόμος Gauss. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Ηλεκτρική δυναμική ενέργεια

Φυσική για Μηχανικούς

ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΦΟΡΤΙΩΝ ΣΕ Ο.Μ.Π. 1. Στο σχήμα δίνονται δύο ομογενή μαγνητικά πεδία με εντάσεις μέτρων Β 2 =2Β 1

Φυσική για Μηχανικούς

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

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

ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών

Α. Ροπή δύναµης ως προς άξονα περιστροφής

2.1 Τρέχοντα Κύµατα. Οµάδα.

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Λύση Α. Σωστή η επιλογή α. Β.

Φυσική για Μηχανικούς

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

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

Προτεινόμενο Διαγώνισμα Φυσικής B Λυκείου Γενικής Παιδείας

Όταν ένα δοκιµαστικό r φορτίο r βρεθεί µέσα σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, δέχεται µια ηλεκτρική δύναµη: F = q E. Η ηλεκτρική δύναµη είναι συντηρητική.

1. Στατικός Ηλεκτρισµός

x(t) = 4 cos(2π600t π/3) + 2 sin(2π900t + π/4) + sin(2π1200t) (1) w(t) = y(t)z(t) = 2δ(t + 1) (2) (2 sin(2π900t + π/4) t= 1 + sin(2π1200t) )

Ασκήσεις κέντρου μάζας και ροπής αδράνειας. αν φανταστούμε ότι το χωρίζουμε το στερεό σώμα σε μικρά κομμάτια, μόρια, μάζας m i και θέσης r i

u 2 2 = u a 1 (x 2 x 1 ) = (0) 2 = (50) 2 + 2( 10)(x 2 x 1 ) x 2 = x m (1)

Κεφάλαιο Η2. Ο νόµος του Gauss

Ηλεκτρομαγνητισμός. Μαγνητικό πεδίο. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Ασκήσεις 6 ου Κεφαλαίου

ΔΙΑΛΕΞΗ 2 Νόμος Gauss, κίνηση σε ηλεκτρικό πεδίο. Ι. Γκιάλας Χίος, 28 Φεβρουαρίου 2014

Δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων ΘΕΜΑ Δ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Φεβρουάριος 2004

Ηλεκτρομαγνητισμός. Μαγνητικό πεδίο. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Ασκήσεις 7 ου Κεφαλαίου

Φυσική για Μηχανικούς

Κίνηση σε Ηλεκτρικό Πεδίο.

ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ 1. Δύο ακίνητα σημειακά ηλεκτρικά φορτία q 1 = - 2 μc και q 2 = + 3 μc, βρίσκονται αντίστοιχα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : HΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Ι

ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΕΛΞΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

7.1 Τα πρώτα πειράματα της χρονιάς.

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

Επαναληπτικό ιαγώνισµα Β Ενιαίου Λυκείου ευτέρα 26 Γενάρη 2015 Στατικός Ηλεκτρισµός/Συνεχές Ρεύµα. Συνοπτικές Λύσεις. Θέµα Α.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο 2018 ιδάσκων : Γ. Καφεντζής. Πρώτη Σειρά Ασκήσεων

3 + O. 1 + r r 0. 0r 3 cos 2 θ 1. r r0 M 0 R 4

ΕΡΓΑΣΙΑ 6. Ημερομηνία Παράδοσης: 29/6/09

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 10 ΙΟΥΝΙΟΥ 2014 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11. Παγκόσµια έλξη

Φυσική για Μηχανικούς

Ã. ÁÓÉÁÊÇÓ ÐÅÉÑÁÉÁÓ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

Transcript:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ιδάσκων : Γ. Καφεντζής Τέταρτη Σειρά Ασκήσεων - Λύσεις Ασκηση 1. Η ενέργεια που παραδίδεται στο αυτί µας σε χρόνο t ισούται µε E = P t, µε P την ισχύ του κύµατος. Η ένταση του κύµατος είναι I = P/A µε A το εµβαδόν της επιφάνειας του τυµπάνου. Συνολικά, E = P t = IAt = Iπr 2 t = 3.4 10 6 J 1) Ασκηση 2. Σχηµατικά, το πρόβληµα ϕαίνεται στο Σχήµα 1. Η απόσταση µεταξύ της πηγής και του αριστερού Σχήµα 1: Σχήµα Άσκησης 2. αυτιού E L ) είναι d L = x 2 + y + 0.1) 2 = 5 cos 45 o ) 2 + 5 sin 45 o + 0.1) 2 = 5.07 m 2) Οµοια για το δεξί αυτί, d R = 4.93 m. Ετσι d L d R = d = 0.14 m 3) Για το ηχητικό κύµα µε τη δεδοµένη ταχύτητα, η διαφορά στις αφίξεις του ήχου στο αριστερό και στο δεξί αυτί είναι t = d 410µs 4) 343 Ασκηση 3. Λύνοντας την εξίσωση ως προς I, έχουµε I = I 0 10 β/10 5)

Φυσική Ι - 2016/Τέταρτη Σειρά Ασκήσεων - Λύσεις 2 Για β = 60 db, έχουµε I = 10 6 W/m 2 και για β = 61 db, έχουµε I = 1.3 10 6 W/m 2. Ο λόγος των δυο είναι 1.3. Ασκηση 4. Οι δυο κεραίες αποτελούν συµφασικές πηγές κυµάτων δηλ. ϐρίσκονται σε ϕάση). Η επικάλυψη των κυµάτων προκαλεί συµβολή. είτε το Σχήµα 2. Σχήµα 2: Σχήµα Άσκησης 4. αʹ) Η διαφορά ϕάσης των δυο κυµάτων στο σηµείο P είναι φ = 2π r λ 6) µε r = r 2 r 1 = 800 2 650 2 800 2 550 2 = 59.96 m 7) Το µήκος κύµατος του ϱαδιοκυµατος είναι λ = c f = 100 m 8) Η διαφορα ϕάσης στο σηµείο P είναι τελικά φ = 2π 59.96 100 = 1.2π rad 9) ϐʹ) Αφού φ = 0.6 2π, το οποίο δεν είναι ούτε ακέραιο πολλαπλάσιο του 2π, ούτε m + 1/2)-πολλαπλάσιο του 2π, η συµβολή στο σηµείο P δεν είναι ενισχυτική ούτε καταστρεπτική είναι κάτι ανάµεσα). γʹ) Σε ένα σηµείο 10 m πιο ϐόρεια, έχουµε και r = 800 2 + 660 2 800 2 560 2 = 60.58 m 10) φ = 2π 60.58 100 = 1.21π rad 11) Αφού η διαφορά ϕάσης αυξάνεται όσο προχωρούµε ϐόρεια, µετακινούµαστε από καταστρεπτική συµβολή σε ενισχυτική συµβολή. Άρα η ισχύς του σήµατος αυξάνεται.

Φυσική Ι - 2016/Τέταρτη Σειρά Ασκήσεων - Λύσεις 3 Σχήµα 3: Σχήµα Άσκησης 5. Ασκηση 5. i. Το πρόβληµα είναι ουσιαστικά στην εύρεση κατάλληλης ϑέσης για το πρωτόνιο όπου F 1 επάνω p = F 2 επάνω p, δηλ. οι δυνάµεις που ασκούνται επάνω στο πρωτόνιο είναι ίδιου µέτρου και αντίθετης κατεύθυνσης. Αν το πρωτόνιο ϐρίσκεται στη ϑέση x, ϐρίσκεται σε απόσταση x από το q 1 και σε απόσταση d x από το q 2, µε d = 0.01 m. Τα µέτρα των δυνάµεων είναι Εξισώνοντας τα παραπάνω, έχουµε q 1 q p F 1 επάνωp x 2 12) q 2 q p F 2 επάνωp d x) 2 13) 2 10 9 x 2 = 4 10 9 d x) 2 x2 + 2x 1 = 0 14) Οι λύσεις του τριωνύµου είναι οι x 1 = 0.414 και x 2 = 2.41 cm. Και οι δυο ϑέσεις είναι ϑέσεις όπου το µέτρο των δυο δυνάµεων είναι ίσο, αλλά η ϑέση x = 0.414 είναι σηµείο όπου τα µέτρα είναι ίσα αλλά και οι κατευθύνσεις των δυνάµεων είναι επίσης ίδιες. Άρα η σωστή λύση είναι η άλλη, x = 2.41 cm. ii. Ναι, η συνισταµένη ϑα ήταν ξανά µηδέν για ένα ηλεκτρόνιο στην παραπάνω ϑέση. Αυτό γιατί η λύση στο προηγούµενο ερώτηµα δεν εξαρτάται από το είδος του ϕορτίου που δέχεται µηδενική δύναµη από τα άλλα δυο ϕορτία. Ασκηση 6. i. Χωρίζουµε τη ϱάβδο σε πολλά απειροστά µικρά τµήµα ϕορτίου dq και µήκους dy. Εστω ένα τµήµα dy µε ϕορτίο dq της ϱάβδου που ϐρίσκεται στο σηµείο 0, ŷ). Η απόσταση από το σηµείο P είναι x 2 + ŷ 2 ) 1/2. Το ηλεκτρικό πεδίο που συνεισφέρει στο σηµείο P το παραπάνω ϕορτίο δηµιουργεί γωνία θ µε το οριζόντιο άξονα και είναι de dq x 2 + ŷ 2 ) cos θ i sin θ j) 15) Αφού cos θ = x και sin θ = ŷ, η παραπάνω σχέση δίνει x 2 +ŷ 2 x 2 +ŷ2 de dq x ŷ ) x 2 + ŷ 2 i j ) x 2 + ŷ 2 x 2 + ŷ 2 16) ii. Το συνολικό ηλεκτρικό πεδίο E στο σηµείο P αποτελείται από το διανυσµατικό άθροισµα των επιµέρους συνεισφορών των µικρών τµηµάτων ϕορτίου dq. εδοµένου ότι η γραµµική πυκνότητα ϕορτίου είναι λ =

Φυσική Ι - 2016/Τέταρτη Σειρά Ασκήσεων - Λύσεις 4 /L, τότε dq = λdŷ. Ολοκληρώνοντας από ŷ = 0 ως ŷ = L, ϑα είναι L xdŷ L ŷdŷ ) E λ 0 x 2 + ŷ 2 ) 3/2 i 0 x 2 + ŷ 2 ) 3/2 j 17) ŷ ] L 1 ] L ) x L x 2 i 18) x 2 + ŷ 2 0 x 2 + ŷ 0 j 2 1 x x ) i k e 1 j x 2 + L 2 Lx x 2 + L 2 19) iii. Αν x L, τότε x 2 + L 2 x 2, οπότε E 1 x i k e 1 x ) j x 2 Lx x 2 x 2 i 20) Η ϱάβδος τότε συµπεριφέρεται ως σηµειακό ϕορτίο που ϐρίσκεται στην αρχή των αξόνων! Ασκηση 7. Σχήµα 4: Φορτισµένη ϱάβδος Άσκησης 7. i. Επειδή κάθε τµήµα i της ϱάβδου υπό γωνία θ επάνω από τον οριζόντιο άξονα ταιριάζει µε ένα άλλο τµήµα υπό γωνία θ κάτω από τον οριζόντιο άξονα, οι y συνιστώσες των ηλεκτρικών τους πεδίων αλληλοαναιρούνται. Αυτό συµβαίνει για όλα τα Ϲεύγη τµηµάτων που ϐρίσκονται υπό την ίδια γωνία επάνω και κάτω από τον οριζόντιο άξονα. Άρα E y = 0 21) ii. Παρατηρήστε ότι όλα τα τµήµατα ϱάβδου απέχουν απόσταση R από το κέντρο. Η συνεισφορά ηλεκτρικού πεδίου για ένα τµήµα i ϕορτίου dq είναι dq de i R 2 22) Η πυκνότητα ϕορτίου είναι γραµµική, δηλ λ = /L, οπότε για ένα τµήµα ϱάβδου απειροστά µικρού µήκους ds και απειροστά µικρού ϕορτίου dq, είναι dq = λds = L ds. Το διάνυσµα του ηλεκτρικού πεδίου για το τµήµα i σχηµατίζει γωνία θ i µε τον οριζόντιο άξονα. Αντικαθιστώντας, έχουµε για τη x συνιστώσα ότι de x = de i cosθ i ) LR 2 cosθ i)ds 23)

Φυσική Ι - 2016/Τέταρτη Σειρά Ασκήσεων - Λύσεις 5 Οµως το τµήµα i ϱάβδου µήκους ds µπορεί να γραφεί ως ds = Rdθ i, και έτσι η x συνιστώσα γράφεται ως de x LR 2 cosθ i)rdθ i LR cosθ i)dθ i 24) iii. Αθροίζοντας όλες τις συνεισφορές de x από κάθε τµήµα ϱάβδου ds υπό γωνία dθ i, έχουµε ότι E x = de x = π/2 π/2 LR sinθ i) 2 LR k e LR cosθ i)dθ i 25) ] π/2 π/2 26) 27) Γνωρίζουµε ότι R = L/π, οπότε και το διάνυσµα αυτού γράφεται ως iv. Με απλή αντικατάσταση προκύπτει ότι E x 2π L 2 28) E = E x 2π L 2 i 29) E = 1.7 10 5 N/C 30) Ασκηση 8. Αφού το πεδίο είναι οµογενές, το µέτρο του είναι σταθερό παντού. Η δύναµη που ασκείται στο ηλεκτρόνιο µέσα στο πεδίο είναι F = m a = qe a = q E 31) m και άρα a y = 1.756 10 15 m/s 2 32) Η αρχική ταχύτητα u 0 έχει δυο συνιστώσες u 0x = u 0 cos45 o ) και u 0y = u 0 sin45 o ). Το ηλεκτρικό πεδίο έχει ϕορά προς τα ϑετικά του άξονα y. Άρα το ηλεκτρόνιο έχει αρνητική επιτάχυνση που προκαλεί µείωση της y συνιστώσας της ταχύτητας. Απαιτούµε u 1y = 0 ώστε να µη χτυπήσει στην πλάκα. Από τις εξισώσεις της κινητικής, u 2 1y = u 2 0y + 2a y y 0 = u 2 0y + 2a y y 33) u 0y = 2a y y = 2 1.756 10 15 0.02) 34) = 8.381 10 6 m/s 35) και άρα u 0 = 8.381 106 sin45 o ) = 1.19 10 7 m/s 36) Ασκηση 9 - bonus 10%. BONUS! - εν την αποκαλύπτουµε! :-)