Τράπεζα Θεμάτων
www.trapeza-thematon.gr
| Τύπος Σχολείου: | Γενικό Λύκειο | Τάξη: | Α' Λυκείου |
|---|---|---|---|
| Μάθημα: | Φυσική | Θέμα: | 4 |
| Κωδικός Θέματος: | 11664 | Ύλη: | Χωρίς Αντιστοίχιση Ύλης |
| Τύπος Σχολείου: | Γενικό Λύκειο |
|---|---|
| Τάξη: | Α' Λυκείου |
| Μάθημα: | Φυσική |
| Θέμα: | 4 |
| Κωδικός Θέματος: | 11664 |
| Ύλη: | Χωρίς Αντιστοίχιση Ύλης |
| Τελευταία Ενημέρωση: 24-Οκτ-2024 | |
ΘΕΜΑ Δ
Μικρό σώμα μάζας \(m = 400 g\) βρίσκεται αρχικά ακίνητο σε οριζόντιο επίπεδο με το οποίο εμφανίζει συντελεστή τριβής ολίσθησης \(μ = 0,25\). Τη χρονική στιγμή \(t = 0 s\) ασκείται στο σώμα οριζόντια σταθερή δύναμη \(\vec{F}\) μέτρου ίσου με \(5 Ν\), μέχρι τη χρονική στιγμή \(t_1= 5 s\), όπου καταργείται.
Δίνεται ότι η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι \(g=10\dfrac{m}{S^2}\) και ότι η επίδραση του αέρα θεωρείται αμελητέα.
Για το χρονικό διάστημα που ασκείται η δύναμη:
Δ1) να υπολογίσετε το μέτρο της επιτάχυνσης με την οποία κινείται το σώμα.
Μονάδες 7
Δ2) να σχεδιάσετε σε βαθμολογημένους άξονες το διάγραμμα ταχύτητας - χρόνου \((υ-t)\).
Μονάδες 5
Δ3) να υπολογίσετε το έργο της δύναμης \(\vec{F}\).
Μονάδες 6
Δ4) να υπολογίσετε το μέσο ρυθμό με τον οποίο η προσφερόμενη στο σώμα ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική.
Μονάδες 7
Απάντηση Θέματος:
Ενδεικτική Λύση
Δ1) Στο σχήμα έχουν σχεδιαστεί οι δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα από τη χρονική στιγμή \(t_0 = 0 s\) έως τη χρονική στιγμή \(t_1 = 5 s\).
Από το 2ο νόμο του Νεύτωνα έχουμε:
$$ΣF_x=mα$$ $$\Rightarrow F-T=mα \ (1)$$
$$ΣF_y=0$$ $$\Rightarrow N=B \ (2)$$
Αλλά
$$T=μN\Rightarrow T=μB$$ $$\Rightarrow T=μmg$$ $$\Rightarrow T=1N, \ (3)$$
Συνδυάζοντας τις σχέσεις (1) και (3) έχουμε τελικά:$$α=10\dfrac{m}{s^2}$$
**Δ2)** Από τη σχέση $u=u_0+at$ με $u_0=0$ σχεδιάζετε το διάγραμμα ταχύτητας-χρόνου $(u-t)$.
Δ3) Από το προηγούμενο διάγραμμα η μετατόπιση του σώματος είναι:
$$Δx=\dfrac{50\cdot 5}{2}=125m.$$
To έργο της δύναμης \(\vec{F}\) είναι:
$$W_F=F\cdot Δx=625J$$
Δ4) Ο μέσος ρυθμός με τον οποίο η προσφερόμενη στο σώμα ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική, μέσω του έργου της τριβής είναι:
$$\dfrac{ΔQ}{Δt}=\dfrac{|W_T|}{Δt}$$ $$\Rightarrow \dfrac{ΔQ}{Δt}=\dfrac{|-1\cdot 125|}{5}$$ $$\Rightarrow \dfrac{ΔQ}{Δt}=25\ \dfrac{J}{s}$$
Το θέμα προέρχεται και αντλήθηκε από την πλατφόρμα της Τράπεζας Θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας που αναπτύχθηκε (MIS5070818-Tράπεζα θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας για τη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση, Γενικό Λύκειο-ΕΠΑΛ) και είναι διαδικτυακά στο δικτυακό τόπο του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής (Ι.Ε.Π.) στη διεύθυνση (http://iep.edu.gr/el/trapeza-thematon-arxiki-selida).