ΘΕΜΑΤΑ : ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΥΜΒΟΛΗ-DOPPLER-ΡΕΥΣΤΟ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ 9--07 ΘΕΜΑ A Στις ερωτήσεις -4 να γράψετε στο φύλλο απαντήσεων τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: Α.Παρατηρητής Α πλησιάζει με σταθερή ταχύτητα, ακίνητη ηχητική πηγή S, η οποία εκπέμπει ήχο μήκους κύματος λ και συχνότητας. Ο παρατηρητής αντιλαμβάνεται ήχο μήκους κύματος λα και συχνότητας A για τα οποία ισχύει: Α.Ο σωλήνας σχήματος U έχει σταθερή διατομή εμβαδού Α και περιέχει υγρό πυκνότητας ρ. Στο αβαρές έμβολο, ίδιας διατομής Α, ασκούμε κατακόρυφη σταθερή δύναμη F και το υγρό ισορροπεί. Η στάθμη του υγρού στα κατακόρυφα τμήματα του σωλήνα διαφέρει κατά h. Εάν υπάρχει βαρυτικό πεδίο, και είναι g η επιτάχυνσή του, τότε για την υψομετρική διαφορά h, ισχύει : F F F 4F Α. Στο οριζόντιο σωλήνα ρέει ιδανικό ρευστό. Στη περιοχή () η παροχή είναι Π, το μέτρο της ταχύτητας του υγρού είναι υ, και η πίεση στο σημείο Α είναι P. Εάν στην περιοχή () τα αντίστοιχα μεγέθη είναι Π, υ και P, τότε ισχύει : Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα
Α4. Πλάκα εμβαδού Α και μάζας Μ, αφήνεται να κινηθεί από την κορυφή ενός κεκλιμένου επιπέδου απείρου μήκους και γωνίας κλίσης φ. Μεταξύ πλάκας και επιπέδου παρεμβάλλεται νευτώνειο ρευστό πάχους L. Εάν η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι g, τότε η πλάκα θα κάνει : gl ευθύγραμμη ομαλή κίνηση (ΕΟΚ) με ταχύτητα gl ευθύγραμμη ομαλή κίνηση (ΕΟΚ) με ταχύτητα gl αρχικά επιταχυνόμενη και μετά ΕΟΚ με ταχύτητα ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη με επιτάχυνση α=gημφ Α5. Ποιες από τις προτάσεις που ακολουθούν και αναφέρονται στο φαινόμενο Doppler είναι σωστές και ποιες λανθασμένες; Παρατηρείται μόνο στα μηχανικά κύματα Παρατηρείται μόνο, όταν ένας παρατηρητής και μια ηχητική πηγή κινούνται ο ένας σε σχέση με τον άλλο με ταχύτητες σταθερού μέτρου. Χρησιμοποιείται στην ιατρική για την παρακολούθηση της ροής του αίματος. Χρησιμοποιείται στην αστρονομία για την μελέτη της ταχύτητας ενός άστρου σε σχέση με την Γη ε. Αξιοποιείται από τα σόναρ (ραντάρ) των αλιευτικών. ΘΕΜΑ Β Β. Στην επιφάνεια ενός υγρού δημιουργούμε κύματα με την πηγή Π, τα οποία φθάνουν στον ανιχνευτή Σ είτε απευθείας είτε αφού ανακλαστούν στον ανακλαστήρα ο οποίος μπορεί να μετακινείται πάνω στην μεσοκάθετο του ευθύγραμμου τμήματος ΠΣ. Η πηγή Π απέχει από τον ανιχνευτή Σ απόσταση d=8λ, όπου λ το μήκος των κυμάτων της πηγής. Ο ανακλαστήρας ξεκινά να κινείται από το μέσο Μ και όταν φθάνει στην θέση Δ, ο ανιχνευτής μετράει μέγιστο για η φορά από την έναρξη κίνησης του ανακλαστήρ Α. Η απόσταση της θέσης Δ από το σημείο Μ είναι λ λ λ (Μονάδες +4) Β. Αλλάζουμε την συχνότητα της πηγής από σε και επαναλαμβάνουμε το ίδιο πείραμ Παρατηρούμε ότι στη θέση Δ, ο ανιχνευτής μετράει ελάχιστο για η φορά. Για τις συχνότητες που χρησιμοποιήσαμε ισχύει: Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα
4 (Μονάδες +) Β.Ηχητική πηγή S εκπέμπει ήχο συχνότητας και κινείται ευθύγραμμα με σταθερή ταχύτητα μέτρου υ=0,6υήχου, όπου υήχου η ταχύτητα διάδοσης του ήχου στον ακίνητο αέρ Η πηγή κινείται με φορά προς τα δεξιά όπως φαίνεται στο σχήμ Παρατηρητής Α κινείται πλησιάζοντας την πηγή με ταχύτητα σταθερού μέτρου υα=0,4υήχου. Πάνω στην ευθεία που ορίζουν πηγή και παρατηρητής κινείται και μια ανακλαστική επιφάνεια Β, με ταχύτητα μέτρου υβ=υ/ με φορά προς τον παρατηρητή Α. υ υα A υβ Β Η συχνότητα A του ανακλώμενου ήχου που αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής Α ισούται με: α) 9 4 β) 4 γ) (Μονάδες +7) Β. Ανοιχτό κατακόρυφο δοχείο περιέχει υγρό πυκνότητας ρ. Κάποια στιγμή t το υγρό βρίσκεται σε ύψος h πάνω από τη βάση του δοχείου. Στη δεξιά πλευρική επιφάνεια υπάρχει οπή αμελητέων διαστάσεων σε ύψος h/ από την βάση, από όπου εκρέει υγρό με ταχύτητα υο. Το νερό πέφτει στο δάπεδο σε απόσταση από την πλευρική βάση. Όταν κάποια στιγμή t το υγρό βρίσκεται σε ύψος h =h/ από την βάση του δοχείου, τότε το υγρό εκρέει από την ίδια οπή με ταχύτητα υο και συναντάει το έδαφος σε απόσταση από την πλευρική βάση. Θεωρώντας ότι η ταχύτητα που κατέρχεται η ελεύθερη στάθμη του υγρού είναι πρακτικά υ=0, και ότι υπάρχει βαρυτικό πεδίο επιτάχυνσης g, τότε θα ισχύει : α) β) γ) (Μονάδες +7) Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα
ΘΕΜΑ Γ Δύο σύγχρονες κυματικές πηγές και βρίσκονται στα σημεία Γ και Δ αντίστοιχα της επιφάνειας υγρού και απέχουν d=8m. Tην χρονική στιγμή t 0 ξεκινούν να εκτελούν αρμονική ταλάντωση με εξίσωση y 0, t ( S. I) δημιουργώντας εγκάρσια κύματα που διαδίδονται με ταχύτητα υ= m/. Η διαφορά φάσης των ταλαντώσεων που εκτελεί ταυτόχρονα το σημείο Λ της επιφάνειας του υγρού, μετά την συμβολή των κυμάτων στο σημείο αυτό είναι Δφ=4π rad. Γ. Να βρείτε τις αποστάσεις r και r του σημείου Λ από τις πηγές. Γ. Να γράψετε την χρονική εξίσωση της απομάκρυνσης για t 0 για το σημείο Λ και για το μέσο Μ του τμήματος ΓΔ. Γ. Να υπολογίσετε την απομάκρυνση του σημείου Λ από την θέση ισορροπίας του, την χρονική στιγμή που το μέσο Μ βρίσκεται σε ακραία θετική απομάκρυνση για η φορά; Γ4. Η υπερβολή ενίσχυσης ή απόσβεσης που διέρχεται από το Λ, τέμνει το ΓΔ στο σημείο Κ. Να βρείτε την απόσταση του Κ από την πηγή Π. Γ5. Να κάνετε το διάγραμμα του πλάτους της ταλάντωσης του σημείου Λ σε συνάρτηση με το χρόνο. ΘΕΜΑ Δ Στον οριζόντιο σωλήνα του διπλανού σχήματος ρέει νερό με σταθερή παροχή ίση με 40 L/. Τα σημεία και βρίσκονται στην ίδια οριζόντια ρευματική γραμμή. Το εμβαδόν διατομής του σωλήνα στην περιοχή του σημείου() είναι Α=00cm, ενώ στην περιοχή () είναι Α=50cm. Στον οριζόντιο σωλήνα έχουμε προσαρμόσει δύο κατακόρυφους λεπτούς σωλήνες (Ι) και (ΙΙ). Το σημείο () απέχει από την ελεύθερη επιφάνεια του νερού του σωλήνα (ΙΙ) απόσταση y=m. Να υπολογίσετε: Δ. Το μέτρο της ταχύτητας ροής του νερού στα σημεία () και (), καθώς και το ρυθμό με τον οποίο με τον οποίο διέρχεται η μάζα του ρευστού από την διατομή του οριζόντιου σωλήνα στην περιοχή (). Μονάδες 7 Δ. Την πίεση του νερού στα σημεία () και () του σωλήνα Μονάδες 6 Δ. Την υψομετρική διαφορά Δy της στάθμης του νερού στους κατακόρυφους σωλήνες, καθώς και την πίεση ενός σημείου () που βρίσκεται Δy κάτω από την ελεύθερη επιφάνεια του κατακόρυφου σωλήνα (Ι) Μονάδες 7 Δ4. Το μέτρο της δύναμης που ασκείται στο νερό καθώς διέρχεται από την περιοχή του μεγαλύτερου εμβαδού διατομής στην περιοχή του μικρότερου εμβαδού διατομής. Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 4
Δίνονται: η επιτάχυνση της βαρύτητας g=0m/, η ατμοσφαιρική πίεση patm=0 5 Pa και η πυκνότητα του νερού ρ=000kg/m. Να θεωρήσετε ότι το νερό συμπεριφέρεται ως ιδανικό ρευστό και ότι η ροή είναι στρωτή. ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ Τα θέματα επιμελήθηκαν οι καθηγητές: ΚΑΤΣΙΓΙΑΝΝΗΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΚΟΤΣΙΑΡΗΣ ΒΑΛΕΝΤΙΝΟΣ ΜΑΝΤΑΡΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΝΤΖΙΜΠΑΣ ΝΙΚΟΣ Φροντιστήρια ΣΥΣΤΗΜΑ Σελίδα 5