193-218 ΔΥΝΑΜΙΚΗ γ΄μέρος2007

26
193 ΚΑΜΠΥΛΟΓΡΑΜΜΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ 1. Γενικά. Όταν σε ένα σώμα ασκούνται δυνάμεις και η συνισταμένη τους δεν είναι συγγραμμική με την ταχύτητα, τότε το σώμα θα κινηθεί πάνω σε καμπύλη τροχιά και η κίνηση που θα εκτελέσει ονομάζεται καμπυλόγραμμη. Η μελέτη των καμπυλόγραμμων κινήσεων γίνεται ως προς ένα ορθοκανονικό σύστημα αναφοράς xOy, επειδή είναι κινήσεις που γίνονται σε δύο διαστάσεις και όχι σε μία όπως οι ευθύγραμμες (για τις οποίες αρκούσε να ορίσουμε μόνο έναν άξονα). Παρακάτω θα μελετήσουμε δύο παραδείγματα καμπυλόγραμμων κινήσεων: την οριζόντια βολή και την ομαλή κυκλική κίνηση. 2. Οριζόντια βολή. Οριζόντια βολή ονομάζεται η κίνηση που εκτελεί ένα σώμα όταν εκτοξεύεται οριζόντια, με αρχική ταχύτητα υ 0 παράλληλη προς το έδαφος, από μικρό ύψος και ενεργεί σε αυτό μόνο το βάρος του. Επειδή το βάρος δεν έχει την ίδια διεύθυνση με την αρχική ταχύτητα του σώματος, καταλαβαίνουμε ότι η οριζόντια βολή είναι μια καμπυλόγραμμη κίνηση, οπότε θα χρειαστούμε δύο κάθετους άξονες για να την μελετήσουμε. Η οριζόντια βολή είναι μια σύνθετη κίνηση και αποτελείται από δύο απλές κινήσεις: μια οριζόντια που είναι ευθύγραμμη ομαλή και μια κατακόρυφη που είναι ελεύθερη πτώση και οι y x φ y υ y υ 0 υ g 0 υ B h O x

description

φυσική Α λυκείου

Transcript of 193-218 ΔΥΝΑΜΙΚΗ γ΄μέρος2007

  • 193

    1. .

    ,

    .

    xOy,

    ( ).

    :

    .

    2. .

    ,

    0 ,

    .

    ,

    ,

    .

    :

    y

    x

    y

    G

    yG

    0G

    gG

    0G

    BG

    h

    O

    x

  • 194

    .

    , :

    ,

    t,

    ,

    t .

    :

    (xx): x = 0 = .

    x = 0 t

    (yy):

    2

    u g t1

    y g t2

    = =

    H

    x = 0 y = g t .

    :

    ( )= + = + 22 2 2x y 0 g t 0 :

    = =yx 0

    g t

    27 ( ) 0 h

    t = 0 . N

    :

    . .

    . ,

    .

    . ,

    ().

    . ,

    .

  • 195

    . .

    : h, o, g.

    A

    0G

    dh

    x , :

    xx: x = 0 (1) x = 0 t (2) yy: y = g t (3) y = g t2 (4) . (2) (4) .

    :

    (2) 0

    xt

    = (5)

    (4) 2 2(5)

    20 0

    1 x 1 xy g y g

    2 2 = = =

    220

    gy x

    2(6)

    . : (4)

    2

    1y h h gt

    2= = = 2ht g (7)

    . At t x x= = , :

    (2), (7) = 0 2hx g (8)

  • 196

    . d

    :

    2 2 2 2 2A Ad h x d h x = + = + = +

    22 02hd h

    g (9)

    . y Ayt t = =

    (3), (7) Ay Ay2h

    g 2ghg

    = = (10)

    : (10)

    2 2A A Ay (1)

    (10)Ay

    (1)A

    = + = +

    = =

    2A 0

    0

    2gh

    2gh

    28 h = 320 m, 0 100m/s,

    =30 m/s.

    :

    i) .

    ii) .

    i) .

    , , 0 h.

    . :

    xx: x = 0 (1) x = 0 t (2)

    yy: y = g t (3) y = t2 (4)

    (4) . :

    (4)2

    1 2h 2 320y h h gt t 64

    2 g 10= = = = = t = 8 s

    x1:

    (2) => x1 = 0 t x1 = 1008 x1 = 800 m

  • 197

    ,

    x2 :

    x2 = t x2 = 308 x2 = 240 m

    H d, :

    d = x1 - x2 d = 800 - 240 d = 560 m ii) .

    . d ( ) :

    d = x1 + x2 d = 800 + 240 d = 1040 m

    G

    d x2

    0G

    d h

    x1

  • 198

    29 , 7,2 m

    3 s.

    .

    ;

    .

    12 m/s ,

    i)

    ;

    ii) ;

    A. , :

    h = g t2 => g = 2t2h

    => g = 1,6 m/s2

    B.

    :

    xx: x = 0 = . (1) x = 0 t (2) yy: y = g t (3) y = g t2 (4)

    i) y = h )4(h = g t2 =>

    g2h t = => t = 3 s

    ii) (2) => x = 123 => x = 36 m

    h

    0G

  • 199

    3. .

    xG

    ,

    .

    xG

    .

    .

    t1 t2,

    . .

    :

    ,

    G

    3

    G

    2

    G

    1

    O

    y

    x

    xG

    xG

    2

    xG

    1

    O

    y

    x

  • 200

    , .

    R

    2

    = ,

    .

    , ,

    , .

    .

    :

    Fk = m k Fk = m 2

    R

    4. .

    ,

    .

    (...).

    .

    :

    GG

    G

    G

  • 201

    (): ,

    .

    t :

    t =

    1 s (1 ).

    (f): .

    t : = Nft

    SI = =11 s 1 zs

    (1 Herz).

    : 1 kz = 103 Hz, 1 MHz = 106 Hz, 1 GHz = 109 Hz.

    N

    ft

    = , ( = 1)

    (t = T), : = 1fT

    .

    (G ): , ,

    S .

    ,

    ,

    :

    = S t

    : S=2R

    t = T, :

    = =2 R 2 R f T

    S.I. 1 m/s.

    G

    S

    G

    G

    G

  • 202

    (G ): , ,

    .

    ,

    ,

    t :

    t =

    : = 2 t = T,

    :

    = =2 2 f T

    SI 1 rad/s (

    ),

    rad () ().

    : =180

    180 .

    :

    R K K 2

    2R

    K

    u 2 R f

    u R

    2 f

    F F m au

    F mu RaR

    = = = = = = = = = =

    = = = =

    S 2 R

    t TN 1ft T

    2 t T

    1f

    T

    G

    G

    G

  • 203

    . .

    : 1

    : . gm GG =

    : .

    :

    , . KFT = : .

    2 . ,

    (xOx),

    .,

    (yOy)

    .

    3 . .

    .

    ru

    mamF2

    K)

    (r == , ( ).

    4

    amFx = ,

    . ,

    .

    5 , .

  • 204

    30 ( ) , R = 20 cm 10

    t = 2 s. :

    . .

    . .

    . . 2 = 10.

    . M . :

    ==210

    tN

    f f = 5 Hz

    :

    = Rf 2 = 2 m/s . :

    ==RR = 10 rad/s

    . :

    =R

    2

    k = 200 m/s2

    ,

    ,

    :

    = 0

    31 ( ) .

    T1 = 2 s T2 = 3 s. t =

    0 .

    . :

    i) .

  • 205

    ii) .

    . .

    .

    i) 1, 2

    ().

    , :

    1 2 1 2 1 21 2

    2 2 2 t t 2 ( )t 2 t 2

    / / = = = = /

    2 1 1 2

    1 2 1 2 2 1

    1 1t 1 t 1 t

    = = =

    t = 6 s

    ii) 1, 2

    ().

    , :

    1 2 1 2 1 21 2

    2 2 2 t t 2 ( )t 2 t 2

    / /+ = + = + = + = /

    1 2 1 2

    1 2 1 2 1 2

    1 1t 1 t 1 t

    + + = = = +

    t = 1,2 s

    . ,

    , ,

    .

    1 :

    1

    t t 2,4,6,8,10,12,...= = (1) 2 :

    2

    t t 3,6,9,12,15,...= = (2)

    1, 2.

    (1), (2) t 6,12,18,... = ... 1, 2. t = 6 s.

  • 206

    32 ( ) A = 1 m

    . .

    o60 = , = 2 m/s. ,

    . m = 10 kg, g = 10 m/s2.

    :

    :

    +==== AAA222

    2

    R

    m mg T m mg - T m R

    m F

    = 90

    Fy = m y = m mg= m = g = 10 23

    = 5 3 m/s2

  • 207

    33 ( ) m = 1000 kg R = 100 m,

    .

    ; = 0,4 g =

    10 m/s2.

    :

    ( ) ,

    .

    .

    =

    =====

    ==

    mgN

    mgBN0 B - N0FR

    mR

    mF

    y

    22

    R

    ==/=/ gRgRRm

    gm 22

    = 20 m/s

    = 20 m/s,

    = mg. .

    NG

    BG

    TG

  • 208

    .

    1. m R, ,

    :

    . .

    . .

    . m2/R.

    . .

    ;

    2.

    , :

    . .

    . .

    . .

    . .

    . .

    3. m = 4 kg, r = 1 m.

    100 , :

    . .

    . .

    . .

    . .

    4. ,

    A , : . ,

    .

    . .

    . TG

    , .

    .

  • 209

    .

    ;

    5. :

    . .

    . .

    . ,

    ().

    .

    .

    x .

    6.

    ( )

    ;

    x .

    7.

    ;

    . .

    . .

    . .

    . .

    8. .

    , :

  • 210

    .

    .

    . .

    . .

    . .

    ( )

    9. :

    . .

    . .

    . .

    . .

    . m/r.

    . .

    . .

    . .

    ;

    10. Luna-Park

    . ,

    , mg, :

    . mg . 2mg . 3mg . 4mg

    11. .

    . ,

    :

    . 3/2 . 3/4 . 9/4 . 1/2

  • 211

    12. 1m, 2 kg. ,

    .

    4m/s, (g=10m/s2):

    . 0 . 20 . 32 . 52

    13. 50 m,

    . 0,8.

    ( km/h)

    ; g=10m/s2:

    . 108 . 36 . 72 . 90

    14. 1000 kg, 10 m/s

    ( ) 100 m.

    250 . ;

    . .

    . .

    . .

    .

  • 212

    . 1. h = 320 m 0 =

    60 m/s. :

    . .

    . .

    . .

    . .

    g = 10 m/s2.

    (. 8 s 480 m 100 m/s = 4/3 577 m)

    2. 0 = 10 m/s,

    t = 1 s:

    . .

    . .

    g = 10 m/s2.

    (. 10 2 m/s = 45 10m 5m)

    3. 0 = 100 m/s. :

    .

    .

    .

    .

    g = 10 m/s2.

    (. 20 s 40 2 s)

    4. 0 = 10 m/s h = 80 m.

    . 0 2

    x 2 ,

    x ;

    g = 10 m/s2.

    (. 40 m 1 s 2 s)

  • 213

    5. h = 20 m 01 = 100 m/s.

    d ,

    02 = 20 m/s. :

    . d

    . .

    g = 10 m/s2.

    (A. 100 m 15 m)

    6.

    = 30, x1 = 1,6 m.

    x2 = 1 m, ,

    x3 = 0,5 m.

    .

    : h = 1,25 m, g = 10 m/s2.

    (. 0,75)

    . 7. m = 200 g A = 1,5 m,

    .

    1 min 120 . 2 10: . .

    . .

    . .

    . .

    . g = 10 m/s2.

    (. 6 m/s 0,5 s 4 rad/s 48 2 )

    8. R = 10 m.

    = 0,4 rad/s. :

    h

    x3

    x2

    x1

    30

  • 214

    . .

    . t = 2 min.

    (. 0,2 Hz 5 s 24)

    9. = 120. R = 50 m.

    100/3 s, :

    . .

    . .

    (. 0,02 rad/s m/s 0,01Hz 100s)

    10. R = 2 m.

    t = 4 s

    . :

    . .

    . .

    (. 0,125 Hz 8 s /4 rad/s /2 m/s)

    11. m = 2 kg R = 1 m.

    t = 5 s 20 . :

    . .

    . .

    . . (2 = 10).

    (. 4 Hz 0,25 s 8 m/s 8 rad/s 640 m/s2 1280 N)

    12. m = 0,1 kg R = 0,5 m

    . t = 10 s 600 .

    (2=10).

    (. 7200 N)

    13. m = 2 kg R = 1 m.

    0,8

    m.

    g = 10 m/s2 2 = 10.

    (. 500)

  • 215

    14. ** N .

    12 .

    /3 ;

    (. 12 h 1 h 10,9 min)

    .

    15. R = 120 3 m.

    216 Km/h,

    . g = 10 m/s2.

    (. 30)

    16. R = 90 m = 10 m/s.

    ;

    g = 10 m/s2.

    (. = 9)

    17. m = 1200 kg,

    = 54 km/h. R = 60 m.

    ,

    .

    g = 10 m/s2.

    (. 4500 0,375)

    18. 310R = m, 30 .

    .

    , .

    g = 10 m/s2.

    (A. 10 m/s)

    19. Luna Park

    , .

    - 50 kg.

  • 216

    R

    R = 10 3 m = 30,

    .

    g = 10 m/s2.

    (. 1000 1 rad/s)

    20. m = 0,2 kg A = 0,5 m.

    R = 0,3 m

    (

    ). g = 10 m/s2, :

    . .

    . .

    . .

    . = 60.

    (. 1,5 m/s 2,5 N 5/2 z /15 s)

    21. m = 1 kg , A = 0,8 m = 80 .

    f ;

    (A. 5/ Hz)

    22. 70 kg "" Luna Park.

    "" R = 10 m = 1

    m/s,

    .

    g = 10 m/s2.

    (A. 693 707 )

    23.

    ( ), R = 12,5 m,

    ; -

    = 0,8 g = 10 m/s2.

    (. 1/2 z)

    A

    m K R

    G

  • 217

    24.

    . 20 cm

    ,

    50 .

    .

    g = 10 m/s2 2 = 10.

    (. 5/9)

    25. 5000 Kg 36

    Km/h, . 2

    . ( ),

    50 m ( ).

    45000 N. ;

    .

    26. R = 1,6 m.

    , ;,

    g = 10 m/s2.

    (. 4 m/s)

  • 218

    /ColorImageDict > /JPEG2000ColorACSImageDict > /JPEG2000ColorImageDict > /AntiAliasGrayImages false /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict > /GrayImageDict > /JPEG2000GrayACSImageDict > /JPEG2000GrayImageDict > /AntiAliasMonoImages false /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict > /AllowPSXObjects false /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName (http://www.color.org) /PDFXTrapped /Unknown

    /Description >>> setdistillerparams> setpagedevice