Τοπίο στη Φυσική

Παράθυρο στην Επιστήμη

Η Δυναμική, η Μηχανική Ενέργεια και η Διατήρησή της

Στις ασκήσεις που ακολουθούν να παίρνεις g=10m/s2.

  1. Αφήνουμε από ορισμένο ύψος να πέσει στην επιφάνεια ενός τραπεζιού ένα μικρό αντικείμενο μάζας m.
    1. Λαμβάνοντας υπόψη ως επίπεδο μηδενικής δυναμικής ενέργειας την επιφάνεια του τραπεζιού, υπολόγισε τη μεταβολή της δυναμικής ενέργειας από το σημείο Α μέχρι το σημείο Β.
    2. Έστω h το ύψος του τραπεζιού από το δάπεδο. Κάνε τον ίδιο υπολογισμό του a ερωτήματος, λαμβάνοντας τώρα ως επίπεδο αναφοράς το δάπεδο.
    3. Από τα αποτελέσματα των δύο ανωτέρω ερωτημάτων, τι συμπεραίνεις για το επίπεδο μηδενικής δυναμικής ενέργειας;

    Άσκηση 1

  2. Γράψε τη δυναμική ενέργεια ενός σώματος μάζας m, που το αφήνουμε να πέσει από ύψος H, σε συνάρτηση:
    1. Με το διάστημα y που διανύει κατά την πτώση του.
    2. Με το χρόνο t της κίνησής του.
    3. Να σχεδιάσεις τα διαγράμματα U-y και U-t
  3. Δίνεται η εξίσωση U(y)=150-30y (στο S.I), όπου y είναι το διάστημα που διανύει κατά την πτώση του ένα σώμα.
    1. Υπολόγισε από ποιο ύψος το αφήσαμε να πέσει.
    2. Ποια είναι η εξίσωση U(t) για την ίδια πτώση του σώματος, όπου t ο χρόνος της κίνησής του;
    3. Υπολόγισε από την εξίσωση του b ερωτήματος το συνολικό χρόνο της πτώσης.
  4. Η χρονική εξίσωση της δυναμικής ενέργειας ενός σώματος που πέφτει από ορισμένο ύψοςείναι U(t)=720-20t^2.
    1. Σε πόσο χρόνο πέφτει το σώμα στο έδαφος;
    2. Από πόσο ύψος πέφτει το σώμα;
    3. Πόση είναι η δυναμική του ενέργεια τη χρονική στιγμή 2s και σε πόσο ύψος βρίσκεται τότε το σώμα;
  5. Η μεταβολή της δυναμικής ενέργειας U ενός σώματος που πέφτει σε συνάρτηση με το διάστημα y που διανύει κατά την πτώση του, φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Υπολόγισε:
    1. Από ποιο ύψος, Η, πέφτει το σώμα.
    2. Ποια είναι η μάζα m του σώματος.

    Άσκηση 5

    (περισσότερα…)

(45 επισκέψεις, 5 επισκέψεις σήμερα)
Μοιράσου το...
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Έργο Βάρους και μεταβολή της Κ.Ε.

Τις ασκήσεις που ακολουθούν προσπάθησε να τις επιλύσεις εφαρμόζοντας το Θεώρημα Μεταβολής της Κινητικής Ενέργειας. Να λαμβάνονται υπόψιν οι τριβές και οι αντιστάσεις, εκτός αν δηλώνεται το αντίθετο. Επίσης να παίρνεις g=10m/s2 .

  1. Αθλητής του άλματος επί κοντώ περνάει πάνω από ύψος 5,80m. Αν η μάζα του είναι 80kg υπολόγισε:
    1. Το έργο του βάρους του.
    2. Την κινητική ενέργεια που θα έχει τη στιγμή που πέφτει στο στρώμα.
    3. Την ταχύτητα με την οποία κουμπάει το στρώμα.

    Άσκηση 1

  2. Εκτοξεύουμε με το χέρι μας μικρή συμπαγή σφαίρα, κατακόρυφα προς τα πάνω, με ταχύτητα υ0=8m/s.
    1. Σε πόσο ύψος από το σημείο που την εκτοξεύσαμε τη σφαίρα χάνει το 50% της αρχικής της κινητικής ενέργειας;
    2. Σε πόσο ύψος η ταχύτητά της μειώνεται κατά 50%;
    3. Σε πόσο ύψος μπορεί να φτάσει η σφαίρα και σε πόσο χρόνο;

    Οι τριβές θεωρούνται αμελητέες.

  3. Από ύψος 13,2m πάνω από το έδαφος ρίχνουμε κατακόρυφα προς τα κάτω μικρό συμπαγές σώμα μάζας 5kg με ταχύτητα υ0=5m/s.

    1. Πόσο είναι το έργο του βάρους κατά την κίνησή του μέχρι το έδαφος;
    2. Με πόση κινητική ενέργεια φτάνει στο έδαφος;
    3. Πόσος χρόνος χρειάστηκε μέχρι να αγγίξει το έδαφος;

    Οι τριβές θεωρούνται αμελητέες.

  4. Σφαίρα μάζας 5kg ανεβαίνει προς τα πάνω με τη βοήθεια ενός σχοινιού. Μετά από διάστημα 4m η σφαίρα αποκτά ταχύτητα 8m/s. Πόσο είναι το έργο της δύναμης F που ασκεί το σχοινί στη σφαίρα για τη διαδρομή των 4m; Κατά τη διάρκεια της κίνησης, επί της σφαίρας ασκείται σταθερή δύναμη αντίστασης του αέρα Fαντ=10N.

    Άσκηση 4

  5. Από ύψος 100m αφήνουμε να πέσει σώμα μάζας 20kg. Το σώμα φτάνει στο έδαφος με ταχύτητα 40m/s. Υπολόγισε:
    1. Το έργο του βάρους.
    2. Το έργο της αντίστασης του αέρα.
    3. Με πόση ταχύτητα θα έφτανε στο έδαφος αν δεν υπήρχε αέρας;

    (περισσότερα…)

(96 επισκέψεις, 1 επισκέψεις σήμερα)
Μοιράσου το...
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Πώς τα πράγματα αποκτούν το βάρος τους: Η φύση της μάζας

  • Του Don Lincoln
  • Από το «The Physics Teacher»

Περίληψη

Η φυσική είναι ένα βαρύ αντικείμενο, γεμάτο ουσία και σοβαρότητα. Επομένως, είναι ίσως εντελώς λογικό, ένα κεντρικό ζήτημα προσήλωσης να είναι η μάζα. Αλλά τι είναι η μάζα στην πραγματικότητα; Ποια είναι η προέλευση και η φύση αυτού του πιο ουσιώδους στοιχείου του κόσμου γύρω μας; Και υπάρχουν άραγε κάποιες εκπλήξεις, που θα μπορούσαμε να δούμε, καθώς θα σκάβουμε βαθύτερα σε αυτό το ερώτημα; Σε αυτό το άρθρο, ελπίζω να εκπλήξω κάθε αναγνώστη τουλάχιστον μία φορά.

Όλοι έχουμε μια διαισθητική κατανόηση της μάζας. Είναι το ποσό των «υλικών» που αποτελούν κάτι. Ενώ οι φυσικοί μπορεί να έχουν μια πιο ξεχωριστή εκτίμηση του θέματος, η καθημερινή μας διαίσθηση για τη μάζα είναι στενά συνδεδεμένη με την έννοια του ξαδέλφου του βάρους. Τα πιο μαζικά πράγματα ζυγίζουν περισσότερο. Η σύνδεση βάρους / μάζας άρχισε να γίνεται κατανοητή κατά τη διάρκεια του μεσαίου μέρους της τελευταίας χιλιετίας και αποδεικνύεται ότι είναι ένα κρίσιμο και, μερικές φορές, απροσδόκητο χαρακτηριστικό της δομής του σύμπαντος. Θα επιστρέψω σε αυτό αργότερα.

Η μάζα παίζει ρόλο τόσο στην αδράνεια, δηλαδή στην τάση ενός αντικειμένου να μετατοπιστεί ή να παραμείνει ακίνητο, όσο και στο βάρος, που είναι η δύναμη που ασκείται σε ένα αντικείμενο λόγω βαρύτητας. Ο Αριστοτέλης υποστήριξε τον 4ο αιώνα π.Χ. ότι τα αντικείμενα έπεφταν με ταχύτητα ανάλογη προς τη μάζα τους. (Και με τον όρο μάζα εννοούσε πραγματικά αυτό που τώρα αποκαλούμε βάρος.)

Τα πειράματα του Galileo (Εικόνα 1) άλλαξαν όλα αυτά στα τέλη του 16ου αιώνα. Το 1589-1592, ο Galileo μελέτησε τον τρόπο με τον οποίο τα διάφορα αντικείμενα πέφτουν υπό την επίδραση της βαρύτητας και διαπίστωσε ότι έπεφταν ανεξάρτητα από τη μάζα τους. Αυτό επιβεβαίωσε τη διαίσθησή του, την οποία σχημάτισε μέσω ενός πειράματος σκέψης. Κάθε στερεό αντικείμενο μπορεί να φανταστείτε ότι αποτελείται από δύο ξεχωριστά αντικείμενα, το ένα να έχει το διπλάσιο βάρος του άλλου. Όταν ρίχνετε το εννιαίο βάρος και τα δύο κομμάτια πέφτουν με τον ίδιο ρυθμό. Επιπλέον, εάν τα δύο βάρη διαχωρίστηκαν πράγματι, ενώθηκαν με ένα νήμα και στη συνέχεια έπεσαν, φανταστείτε ότι θα πέσουν μαζί και όχι με διαφορετικούς ρυθμούς. Με αυτό το σκεπτικό, περίμενε να διαψεύσει τον Αριστοτέλη, κάτι που τελικά το παρατήρησε.

Εικ. 1. Οι πρώτες πραγματικές ιδέες για τη σύνδεση μεταξύ μάζας, βάρους και κίνησης καταγράφηκαν από τον Galileo.

Ο σπουδαστής του, Vincenzo Viviani, περιέγραψε τη βιογραφία του Galileo το 1654 και είναι εκεί όπου αναφέρθηκε η ιστορία του Galileo που ρίχνει μπάλες από τον Πύργο της Πίζας. Δεν υπάρχει τέτοια ιστορία στα γραπτά του Galileo. Μάλλον στο έργο του Δύο Νέες Επιστήμες, που δημοσιεύθηκε το 1638, ο Γαλιλαίος περιέγραψε τα πειράματα χρησιμοποιώντας μια χάλκινη μπάλλα και μια ξύλινη ράμπα. Ενώ οι σύγχρονοι καθηγητές φυσικής θα αναγνωρίσουν ότι μια σωστή αντιμετώπιση αυτής της κατάστασης απαιτεί να λαμβάνονται υπόψη οι περιστροφικές ιδιότητες του αντικειμένου, τα δύο βασικά συμπεράσματα του Galileo ήταν ότι αντικείμενα με τις ίδιες διαστάσεις παρουσιάζουν πανομοιότυπη κίνηση (ανεξάρτητα από τη μάζα τους) και ότι η απόσταση που διανύει το αντικείμενο είναι ανάλογη του τετραγώνου του χρόνου της κίνησης. (περισσότερα…)

(131 επισκέψεις, 2 επισκέψεις σήμερα)
Μοιράσου το...
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Η έννοια του έργου

Στις ασκήσεις που ακολουθούν να παίρνεις g=10m/s2.

  1.  Ανάφερε τρεις περιπτώσεις μεταφοράς ενέργειας από ένα σώμα σε ένα άλλο.
  2. Δύναμη F επιταχύνει σώμα μάζας 5kg με επιτάχυνση 4m/s2 και το μεταφέρει σε απόσταση 20m. Υπολόγισε:
    1. Το έργο της F.
    2. Την ενέργεια που μεταβιβάζεται στο σώμα κατά τη μετακίνηση.
  3. Τροφοδοτούμε ένα σώμα μάζας 1kg με ενέργεια 200J μέσω του έργου δύναμης 50Ν.
    1. Πόσο διάστημα θα μετακινηθεί το σώμα;
    2. Πόση ταχύτητα θα αποκτήσει το σώμα;
  4. Μία οριζόντια δύναμη 80Ν κινεί ένα σώμα πάνω σε οριζόντιο επίπεδο με σταθερή ταχύτητα. Για μετατόπιση του σώματος κατά 5m:
    1. Πόση είναι η ενέργεια που μεταβιβάζεται στο σώμα από τη δύναμη των 80Ν και πού ξοδεύεται αυτή;
    2. Πόσο είναι το έργο της τριβής ολίσθησης;
  5. Ένα σώμα κινείται ευθύγραμμα με ενέργεια 500J. Για ένα διάστημα 3m ασκούμε σ’ αυτό δύναμη 100Ν με την ίδια κατεύθυνση της κίνησης. Πόση θα γίνει η ενέργεια του σώματος; Αν η δύναμη ασκηθεί με αντίθετη προς την κίνηση κατεύθυνση πάλι κατά 3m, πόση θα γίνει τότε η ενέργεια του σώματος;
  6. Σώμα βρίσκεται ακίνητο πάνω σε λεία οριζόντια επιφάνεια. Στο σώμα ασκείται μία δύναμη 30Ν, η οποία το μετακινεί κατά 2m. Αν η ενέργεια που προσφέρθηκε μέσω της δύναμης είναι 48J εξέτασε αν η κατεύθυνση της δύναμης είναι οριζόντια.
  7. Πόσο έργο χρειάζεται για να ανεβεί ένα ασανσέρ μάζας 800kg σε ύψος 12m; Αν στο ασανσέρ αυτό προσφέρουμε έργο 120.000J, πόσο ψηλά μπορεί να ανεβεί;
  8. Με τη βοήθεια κατακόρυφου νήματος τραβάμε προς τα πάνω μία σφαίρα μάζας 3kg για διάστημα 4m. Αν η σφαίρα αυξάνει την ταχύτητά της με ρυθμό 2m/s κάθε δευτερόλεπτο, υπολόγισε:
    1. Tο έργο της τάσης του νήματος.
    2. Το έργο του βάρους του σώματος.
    3. Την ενέργεια που μεταβιβάζεται από τη δύναμη στη σφαίρα.
    4. Πόση από την ενέργεια του ερωτήματος 3 καταναλώνεται από τη σφαίρα;

    Άσκηση 8

    (περισσότερα…)

(170 επισκέψεις, 1 επισκέψεις σήμερα)
Μοιράσου το...
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Δυναμική στο Επίπεδο Online: Πολλαπλής Επιλογής

Διαπίστωσε ποιο είναι το επίπεδο των γνώσεών σου απαντώντας στις 20 ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής πάνω στο κεφάλαιο Δυναμική στο Επίπεδο.

Κάθε ερώτηση βαθμολογείται από 1 μονάδα.

Όταν ολοκληρώσεις πάτα το κουμπί "Αποτελέσματα" και αυτόματα θα δεις τις σωστές απαντήσεις και την επίδοσή σου.

1. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή;
2. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Ένας βαρκάρης τραβάει από την ακτή με ένα σχοινί τη βάρκα του για να τη βγάλει έξω.
3. Διάλεξε τη σωστή απάντηση. Στη θέση Α τοποθετούμε μία σφαίρα πάνω σε οριζόντιο επίπεδο. Στη θέση Β η ίδια σφαίρα πέφτει από ορισμένο ύψος και ακινητοποιείται. Αν συγκρίνουμε τη δύναμη που ασκεί η σφαίρα στο επίπεδο στη θέση Α, με τη δύναμη που ασκεί η σφαίρα στη θέση Β κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης με το οριζόντιο επίπεδο, τότε:

Ερώτηση 3



Κράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα το
4. Στη σφαίρα Σ1, η οποία αρχικά ήταν ακίνητη πάνω σε οριζόντιο επίπεδο, ασκείται η δύναμη F.  Ποια δύναμη από τις (1), (2), (3) ή (4) θα επέλεγες ώστε η Σ1 να κτυπήση την ακίνητη σφαίρα Σ2;

Ερώτηση 4



Κράτα τοΚράτα το
5. Στη μικρή σφαίρα ασκούνται δύο δυνάμεις 60Ν και 100Ν υπό γωνία 900 μεταξύ τους. Σε ποια περίπτωση από τις Α,Β,Γ και Δ θα είχαμε ισορροπία, αν ασκούσαμε και μία ακόμη δύναμη στη σφαίρα; Δίνεται ότι εφ45=1 και εφ30=0,6.

Ερώτηση 5



Κράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα το
6. Βρες τη σωστή απάντηση έχοντας υπόψη ότι ημ45=συν45=0,707 και ημ60=0,9, συν60=0,5.
Στην μικρή σφαίρα, που αρχικά ήταν ακίνητη, ασκούνται οι δύο δυνάμεις των 100Ν και 78,6Ν με γωνίες που φαίνονται στην εικόνα. Η σφαίρα θα κινηθεί:

Ερώτηση 6



Κράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα το
7. Η σφαίρα μάζας 20kg είναι ακίνητη, οπότε επάνω της ασκούνται οι δυνάμεις της εικόνας. Τότε η σφαίρα θα κινηθεί:

Ερώτηση 7



Κράτα τοΚράτα τοΚράτα το
8. Tο σώμα έχει μάζα m=20Kg και αρχικά είναι ακίνητο. Πάνω του ασκείται η οριζόντια δύναμη F1=80N και μία άλλη δύναμη F2 κάθετη προς την F1 . Για να κινηθεί το σώμα με επιτάχυνση α=5m/s2 κατά την κατεύθυνση που φαίνεται στην εικόνα, τότε η F2 θα είναι:

Ερώτηση 8



Κράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα το
9. Η σφαίρα έχει μάζα m=8kg αρχικά ήταν ακίνητη και ασκούμε επάνω της μία δύναμη 30Ν. Αν θέλουμε η σφαίρα να επιταχυνθεί με επιτάχυνση α=5m/s2 κάθετα προς τη δύναμη των 30Ν, επίλεξε ποια από τις παρακάτω δυνάμεις Α,Β,Γ ή Δ θα ασκούσες πάνω της μαζί με την αρχική.

Ερώτηση 9



Κράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα το
10. Όταν κάθεσαι σε ένα παγκάκι, το παγκάκι ασκεί επάνω σου μία κάθετη δύναμη αντίθετη του βάρους σου. Ποια δύναμη έχει σχέση με αυτή την κάθετη δύναμη με βάση τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα;
11. Όταν στέκεσαι ακίνητος/τη στη μέση ενός δωματίου ασκείς στο πάτωμα μία κατακόρυφη δύναμη προς τα κάτω. Προκαλεί η δύναμη αυτή μία επιτάχυνση του πλανήτη Γη προς τα κάτω;
12. Τα δύο σώματα Α και Β βρίσκονται σε επαφή και ακίνητα πάνω σε λείο οριζόντιο επίπεδο και η μάζα του Β είναι διπλάσια από τη μάζα του Α. Δηλαδή έχουν μάζες m και 2m αντίστοιχα. Ασκούμε στο Α μία οριζόντια δύναμη F, οπότε αρχίζει το σύστημα να κινείται. Η δύναμη που ασκεί το Α πάνω στο Β θα είναι:

Ερώτηση 12



Κράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα το
13. Τα δύο σώματα, είναι από το ίδιο υλικό, έχουν την ίδια μάζα, αλλά οι διαστάσεις της βάσης του Α είναι πιο μικρές από του Β. Τα σώματα ολισθαίνουν πάνω στην ίδια οριζόντια επιφάνεια με ταχύτητες υ1 και υ2 αντίστοιχα, αλλά με υ21. Τα δύο σώματα έχουν τριβές με την οριζόντια επιφάνεια:

Ερώτηση 13



Κράτα τοΚράτα τοΚράτα το
14. Ένα κορίτσι ασκεί οριζόντια δύναμη 60Ν πάνω σε ένα κιβώτιο βάρους 150Ν για να το σύρει με σταθερή ταχύτητα από την μία άκρη του δωματίου στην άλλη. Ποιος είναι ο συντελεστής τριβής ολίσθησης;
15. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Στο σώμα ασκείται η οριζόντια δύναμη F, η οποία αυξάνεται προοδευτικά από 0Ν έως 30Ν, οπότε αρχίζει το σώμα να ολισθαίνει.

Ερώτηση 15



Κράτα τοΚράτα τοΚράτα τοΚράτα το
16. Το σώμα είναι σε ισορροπία πάνω στο κεκλιμένο επίπεδο με γωνία κλίσης θ. Οι δυνάμεις που ασκούνται επάνω του είναι το βάρος, η κάθετη δύναμη του επιπέδου και η στατική τριβή. Ποιες από τις παρακάτω σχέσεις ισχύουν πάντα ανεξάρτητα της γωνίας θ του κεκλιμένου επιπέδου;

Ερώτηση 16



Κράτα τοΚράτα το
17. Αν σε ένα σώμα μάζας 5kg ασκήσουμε οριζόντια δύναμη 100Ν, αυτό θα κινηθεί με σταθερή ταχύτητα πάνω σε οριζόντια επιφάνεια. Αν ασκήσουμε οριζόντια δύναμη 120Ν, τότε:
18. Σε ένα σώμα ασκείται οριζόντια δύναμη 100Ν, οπότε το σώμα κινείται με σταθερή ταχύτητα σε οριζόντιο επίπεδο. Αν καταργήσουμε τη δυναμη των 100Ν, τότε:
19. Τα δύο σώματα Α και Β είναι ακίνητα πάνω σε οριζόντιο επίπεδο. Τραβάμε απότομα το σώμα Α με μία δύναμη F, οπότε το σώμα Β γλυστράει προς τα πίσω, πάνω στην επιφάνεια του σώματος Α. Αυτό συμβαίνει γιατί:

Ερώτηση 19

20. Από τη βάση του κεκλιμένου επιπέδου εκτοξεύουμε προς τα πάνω ένα σώμα με αρχική ταχύτητα υ0. Το σώμα διανύει ένα μέγιστο μήκος επί του επιπέδου και στιγμιαία σταματάει. Αν η γωνία θ του κεκλιμένου επιπέδου μειώνεται τι θα συμβεί με το μέγιστο μήκος που θα διανύει το σώμα;

Ερώτηση 20



Κράτα το

 

Γιάννης Γαϊσίδης

gaisidis@viewonphysics.gr

img_1494

(43 επισκέψεις, 1 επισκέψεις σήμερα)
Μοιράσου το...
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Μία ποσοτική ανάλυση του πίδακα αλυσίδας

  • Του J. Pantaleone
  • Από το American Journal of Physics

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Όταν μια αλυσίδα ρέει πάνω από την άκρη ενός δοχείου και στη συνέχεια πέφτει κάτω στο έδαφος, παρατηρείται ότι η κορυφή της αλυσίδας ανεβαίνει πάνω από την άκρη του δοχείου. Αυτό ονομάζεται «πίδακας αλυσίδας» και είναι ένα διασκεδαστικό και αντιφατικό φαινόμενο. Σε αυτή την εργασία, αναλύεται πειραματικά και θεωρητικά η κίνηση σταθερής κατάστασης του πίδακα. Οι μετρήσεις δίνονται για τις ταχύτητες και τα ύψη για τρεις διαφορετικές αλυσίδες και τρεις διαφορετικές αποστάσεις από το δοχείο μέχρι το δάπεδο. Αποδεικνύεται ότι η απόσταση που η αλυσίδα ανυψώνεται πάνω από το δοχείο είναι ανάλογη της δύναμης από το δοχείο στην αλυσίδα. Ένα απλό μοντέλο αναπτύσσεται για τον τρόπο που η αλυσίδα αλληλεπιδρά με το δοχείο και δείχνει ότι ένας σύνδεσμος ανυψώνεται από το δοχείο μετά από περιστροφή με μια σχετικά μικρή γωνία. Οι προβλέψεις του μοντέλου συμφωνούν πολύ καλά με τις μετρήσεις για τις δύο αλυσίδες σφαιρών.

Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η κίνηση της πτώσης των αλυσίδων έχει μελετηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι αλυσίδες συχνά χρησιμοποιούνται ως παράδειγμα ενός συστήματος συνεχούς μάζας. Επιπλέον, οι πρόσφατες παρατηρήσεις έχουν βρει κάποια πολύ αντιφατικά αποτελέσματα. Για παράδειγμα, μια αλυσίδα που χτυπάει ένα τραπέζι μπορεί να επιταχυνθεί προς τα κάτω ταχύτερα από μια  αλυσίδα σε ελεύθερη πτώση.  Επίσης, όταν ένας σωρός αλυσίδας σε ένα τραπέζι τραβιέται γρήγορα οριζόντια, η αλυσίδα μπορεί να σηκωθεί αυθόρμητα για να σχηματίσει ένα τόξο πάνω από το τραπέζι. Το πιο εντυπωσιακό από όλα είναι το «πίδακας αλυσίδας», επίσης γνωστό ως «αυτο-σιφόνιο χανδρών». Σε ένα δημοφιλές βίντεο, ο Mould απέδειξε ότι μια αλυσίδα που πέφτει από ένα δοχείο μπορεί να ανεβεί αυθόρμητα σε ύψος και ότι η σταθεροποίηση του ύψους του μπορεί να είναι πολύ πάνω από το δοχείο, όπως φαίνεται στην Εικ. 1. Αυτή η εντυπωσιακή, αδιαμφισβήτητη επίδειξη παρέχει πολλές εκπαιδευτικές ευκαιρίες.

Εικ. 1. Ο πίδακας αλυσίδας

Ο βασικός φυσικός λόγος για τον οποίο συμβαίνει ο πίδακας είναι απλός. Όταν ένας σύνδεσμος σε κατάσταση ηρεμίας στο δοχείο έλκεται προς τα πάνω από την τάση στην ανερχόμενη αλυσίδα, αυτή η δύναμη επιταχύνει το κέντρο μάζας του συνδέσμου προς τα πάνω και προκαλεί επίσης την περιστροφή του συνδέσμου γύρω από το κέντρο μάζας. Η περιστροφή έχει ως αποτέλεσμα το άκρο του συνδέσμου που είναι σε επαφή με τον πάτο του δοχείου (ή με το σωρό της αλυσίδας) να ωθεί προς τα κάτω και έτσι να υπάρχει μια αντίστοιχη προς τα πάνω δύναμη «αντίδρασης» από το δοχείο στο σύνδεσμο. Αυτή η δύναμη αντίδρασης προκαλεί την ανύψωση της αλυσίδας πάνω από το δοχείο. Αν και η δύναμη αντίδρασης είναι ένα (σχετικά μικρό) κλάσμα της τάσης στην αλυσίδα του δοχείου, η τάση μπορεί να είναι μεγάλη όταν υπάρχει ένα μεγάλο μήκος αλυσίδας μεταξύ του δοχείου και του εδάφους. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση από το δοχείο μέχρι το πάτωμα, τόσο υψηλότερα πηγαίνει το τμήμα της αλυσίδας που υψώνεται πάνω από το δοχείο. (περισσότερα…)

(37 επισκέψεις, 1 επισκέψεις σήμερα)
Μοιράσου το...
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Το Ηλεκτρικό Βραχυκύκλωμα – Κίνδυνοι και «Ασφάλεια»

  1. Επέλεξε τη σωστή απάντηση. Όταν αγοράζεις μία κοινή μπαταρία του εμπορίου για να τη χρησιμποιήσεις σε μία συσκευή σου κοιτάς οπωσδήποτε τα εξής δύο χαρακτηριστικά.
    1. Τη διάρκεια ζωής και την τιμή της.
    2. Το μέγεθος της μπαταρίας και τη τάση της.
    3. Το μέγεθος της μπαταρίας και το ρεύμα που δίνει.
    4. Την τάση και το ρεύμα που δίνει.
  2. Γράψε πέντε ηλεκτρικές συσκευές που τροφοδοτούνται από τις πρίζες του σπιτιού και πέντε που λειτουργούν με μπαταρίες.
  3. Μία μπαταρία ΑΑ γράφει επάνω της 1,5V. Συνδέουμε τους πόλους της με βολτόμετρο και βλέπουμε την ένδειξη. Ποια από τις παρακάτω τιμές της τάσης είναι αδύνατον το βολτόμετρο να δείξει;
    1. 0,8V
    2. 1,2V
    3. 1,5V
    4. 2V
  4. Επέλεξε τη σωστή πρόταση. Ανοιχτό κύκλωμα ονομάζουμε το κύκλωμα στο οποίο:
    1. Δεν περνάει ρεύμα.
    2. Περνάει ρεύμα.
    3. Είναι αναμμένο το φως.
    4. Δεν υπάρχει μπαταρία.
  5. Τι συμβαίνει σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που παθαίνει βραχυκύκλωμα; Γιατί είναι επικίνδυνο;
  6. Έχεις την μπαταρία των 9V και το καλώδιο. Με ποιον τρόπο μπορείς να δημιουργήσεις βρχυκύκλωμα;

    Άσκηση 6

  7. Ποιο ή ποια από τα Α,Β,Γ,Δ και Ε θα χαρακτηρίζατε κλειστό κύκλωμα, ανοιχτό κύκλωμα, βραχυκύκλωμα;

    Άσκηση 7

    (περισσότερα…)

(692 επισκέψεις, 1 επισκέψεις σήμερα)
Μοιράσου το...
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Οι σκέψεις του Θεού: Πρακτικά βήματα προς μία Θεωρία των Πάντων

  • Του Don Lincoln, Fermilab, Chicago
  • Από το The Physics Teacher Magazine

Περίληψη

Το 1922, ο Αϊνστάιν μιλούσε με τη νεαρή Esther Salaman κατά τη διάρκεια μιας μεγάλης βόλτας. Αυτή του έλεγε για τα όνειρα και τους στόχους της και αυτός μοιραζόταν μερικές από τις σκέψεις του. Ανάμεσα στις σκέψεις του ταξιδιού, περιέγραψε τον πυρήνα της κατευθυντήριας πνευματικής αρχής του, όταν είπε, «Θέλω να ξέρω πώς ο Θεός δημιούργησε τον κόσμο [wie sich Gott Die Welt beschaffen]. Δεν με ενδιαφέρει το ένα ή το άλλο φαινόμενο, στο φάσμα του ενός ή του άλλου στοιχείου. Θέλω να ξέρω τις σκέψεις του. Τα υπόλοιπα είναι απλές λεπτομέρειες.»

Δεν έχει σημασία η γνώμη σου για τη θρησκεία, αν είσαι ένας ένθερμος οπαδός της ή ένας απολογητής της αθεΐας. Η φράση «οι σκέψεις του Θεού» είναι μία απολαυστική ποιητική έκφραση. Αντιπροσωπεύει, με ένα μεταφορικό τρόπο, τίποτα λιγότερο από την κατανόηση των βαθύτερων και πιο θεμελιωδών νόμων του σύμπαντος. Συγκεκριμένα, η ελπίδα είναι ότι κάποια μέρα θα είμαστε σε θέση να εξηγήσουμε όλο το καλειδοσκόπιο της ύλης και των φαινομένων που βλέπουμε καθώς κοιτάζουμε γύρω μας, όπως προκύπτουν από ένα μικρό αριθμό δομικών στοιχείων και ίσως με μία ενιαία δύναμη. Αυτό αναμφίβολα θα είναι ένα εκπληκτικό επίτευγμα, αλλά είναι εξαιρετικά απίθανο ότι θα συμβεί σύντομα. Αντ ‘αυτού, είναι πιο πιθανό ότι θα έχουμε προοδευτικά επιτεύγματα, τα οποία μια μέρα θα μπορούσαν να μας οδηγήσουν στην επιτυχία. Σε αυτό το άρθρο, θα ήθελα να επανεξετάσουμε ό,τι  ξέρουμε μέχρι στιγμής και να επιστήσω την προσοχή σας σε κενά στις τρέχουσες θεωρίες μας, που μπορεί να παρέχουν ενδείξεις για το επόμενο μεγάλο βήμα. Αυτός είναι ο πυρήνας της σκέψης που με ώθησε σ’ αυτό το άρθρο. Αντί να κάνουμε εικασίες για μια απίθανη και φαντεζί προώθηση της θεωρίας, το άρθρο επικεντρώνεται σε ρεαλιστικές προόδους που θα μπορούσαμε να κάνουμε στα επόμενα λίγα χρόνια.

Σε γενικές γραμμές, υπάρχουν δύο παράλληλα και ως επί το πλείστον ανεξάρτητα βήματα για την κατανόηση του σύμπαντος. Το πρώτο είναι μια θεωρία που διέπει τον κβαντικό κόσμο και το δεύτερο είναι μια θεωρία της βαρύτητας που εξηγεί τον Κόσμο σε μεγαλύτερη κλίμακα. Κάνοντας ένα άλμα προς τα μπρος ώστε να γνωρίζετε για τι πράγμα μιλάω, αυτά τα δύο εξαιρετικά πνευματικά επιτεύγματα είναι το Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής και η Θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Εύχομαι να μπορέσω να σκιαγραφίσω εν συντομία τις δύο από αυτές ιδέες, πριν μιλήσω για τις προκλήσεις και τις ενδείξεις που βασίζονται οι επιστήμονες  για να κάνουν το επόμενο βήμα προς τη θεωρία των πάντων.

Το Καθιερωμένο Μοντέλο

Το Καθιερωμένο Μοντέλο είναι το αμάλγαμα πολλών από τις καλύτερες γνωστές θεωρίες. Περιλαμβάνει μία από τις πιο εντυπωσιακές επιστημονικές ανακαλύψεις, ειδικότερα τις εξισώσεις του Maxwell, οι οποίες ένωσαν σε μία ενιαία θεωρία τον ηλεκτρισμό και το μαγνητισμό, αλλά και εξήγησαν την κλασική θεωρία του φωτός. Το Καθιερωμένο Μοντέλο περιλαμβάνει επίσης την κβαντική μηχανική, η οποία εξήγησε τελικά τα πρότυπα που φαίνονται στον χημικό περιοδικό πίνακα και ξεκαθάρισε πράγματα, όπως το φάσμα του φωτός που εκπέμπεται από τα λαμπερά αέρια και τις λεπτομέρειες για το πώς λειτουργούν πραγματικά οι ατομικοί και χημικοί δεσμοί.

Η ιστορία της κβαντικής μηχανικής έχει ειπωθεί πολλές φορές στο παρελθόν. Οι Planck, deBroglie, Schrödinger, Heisenberg, Bohr και όλα τα άλλα γνωστά ονόματα, επεξεργάστηκαν την κβαντισμένη φύση του ατόμου, ενώ οι Hertz, Young, Einstein και άλλοι, ξεχώρισαν τη φύση του φωτονίου. Οι Thompson, Rutherford, Chadwick και οι σύγχρονοί τους, ανακαλύψαν τα συστατικά του πυρήνα του ατόμου.

Εικ. 1.Το Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής αποτελείται από έξι κουάρκ, έξι λεπτόνια, τέσσερα σωματίδια μεταφοράς δύναμης και το πεδίο Higgs που δίνει μάζα σε όλα.

Αυτό το πάνθεον των μεγάλων μυαλών μάς δίδαξε ότι όλη η χημεία θα μπορούσε να εξηγηθεί ως ένας ατελείωτος συνδυασμός των τριών σωματιδίων: πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων, που διέπονται από τους κανόνες της κβαντικής μηχανικής και της δύναμης του ηλεκτρομαγνητισμού. Έτσι, αυτό ήταν ήδη μία απίστευτη απλούστευση στην κατανόηση μας για τον κόσμο. Τρία σωματίδια, μία δύναμη και μερικές κβαντικές αρχές εξήγησαν τη συμπεριφορά της ύλης.

(περισσότερα…)

(123 επισκέψεις, 1 επισκέψεις σήμερα)
Μοιράσου το...
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Μαγνητικά αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος

  1. Σημείωσε με Σ ή Λ αν μία πρόταση είναι σωστή η λάθος αντίστοιχα.
    1. Τα σιδηρομαγνητικά υλικά άλλοτε έλκονται και άλλοτε απωθούνται από τους μαγνήτες.
    2. Στο μαγνητικό πεδίο που περιβάλλει τη Γη οφείλεται η βαρύτητα.
    3. Ο Βόρειος Πόλος της Γης ταυτίζεται με τον νότιο μαγνητικό της πόλο.
    4. Μαγνητικό πεδίο είναι ο χώρος όπου ασκούνται μαγνητικές δυνάμεις.
  2. Σημείωσε με Σ ή Λ αν μία πρόταση είναι σωστή η λάθος αντίστοιχα.
    1. Ο Έρστεντ ανακάλυψε ότι το μαγνητικό πεδίο δημιουργεί ηλεκτρικό ρεύμα.
    2. Ένας αγωγός που διαρρέεται από ρεύμα είναι μαγνήτης.
    3. Δύο ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα που βρίσκονται σε μικρή απόσταση μεταξύ τους μαγνητίζονται.
    4. Το πείραμα του Έρστεντ οδήγησε στην ενοποίηση των ηλεκρικών και μαγνητικών φαινομένων.
  3. Αντιστοίχισε τους επιστήμονες της αριστερής στήλης με τη θεωρία που διατύπωσαν.

    Έρστεντ

    Α1Το ρεύμα είναι η αιτία όλων των μαγνητικών φαινομένων

    Αμπέρ

    Β2Διατύπωσε την ηλεκτρομαγνητική θεωρία

    Μάξγουελ

    Γ3Το ηλεκτρικό ρεύμα προκαλεί μαγνητικά φαινόμενα

    Αινστάιν

    Δ4Προχώρησε σε βάθος την ηλεκρομαγνητική θεωρία.
  4. Συμπλήρωσε με τη σωστή πρόταση τη φράση: Σύμφωνα με το πείραμα του Έρστεντ
    1. μία μαγνητική βελόνα δίπλα σε ένα ρευματοφόρο αγωγό προσανατολίζεται στη διεύθυνση Βορρά-Νότου.
    2. αν διακόψουμε το ρεύμα στον ευθύγραμμο αγωγό η μαγνητική βελόνα επανέρχεται στη διεύθυνση Βορρά-Νότου.
    3. η φορά του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό δεν επηρεάζει τον τρόπο που θα κινηθεί η μαγνητική βελόνα.
    4. αν αυξήσουμε την ένταση του ρεύματος στον αγωγό η μαγνητική βελόνα θα περιστραφεί κατά 1800..
  5. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις αποτελούν συμπεράσματα από το πείραμα του Έρστεντ;
    1. Τα ακίνητα φορτία δημιουργούν μαγνητικά πεδία.
    2. Υπάρχουν μαγνητικά φορτία τα οποία δημιουργούν μαγνητικά πεδία, όπως τα ηλεκτρικά φορτία δημιουργούν ηλεκτρικά πεδία.
    3. Το κινούμενο φορτίο δημιουργεί μόνο μαγνητικό πεδίο.
    4. Το κινούμενο φορτίο δημιουργεί και ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο.

    (περισσότερα…)

(76 επισκέψεις, 1 επισκέψεις σήμερα)
Μοιράσου το...
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
Τοπίο στη Φυσική © 2014 Frontier Theme