Μάθημα : Φυσική προσανατολισμού Γ' λυκείου

Με βάση τις περιπτώσεις που δείχνουν τα σχήματα, να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες:

1. Κατά την κίνηση ενός αγωγού σε μαγνητικό πεδίο, ασκούνται πάντα δυνάμεις Lorentz στα φορτία του.
2. Κατά την κίνηση ενός αγωγού σε ένα μαγνητικό πεδίο, κάθετα στις δυναμικές γραμμές (όπως στα σχήματα (α) και (β)), αναπτύσσεται πάντα πάνω του ηλεκτρεγερτική δύναμη από επαγωγή.
3. Κατά την κίνηση ενός αγωγού σε ένα μαγνητικό πεδίο, κάθετα στις δυναμικές γραμμές (όπως στα σχήματα (α) και (β)), ασκείται πάντα πάνω του δύναμη Laplace από το μαγνητικό πεδίο.
4. Επαγωγική τάση στα άκρα του κινούμενου αγωγού, αναπτύσσεται στις περιπτώσεις των τριών, από τα τέσσερα παραπάνω σχήματα.

Ένα ακίνητο στερεό αποτελείται από δύο κατακόρυφους ομοαξονικούς κυλίνδρους κολλημένους μεταξύ τους, ακτίνων R και 3R. Το στερεό μπορεί να περιστρέφεται γύρω από τον κοινό οριζόντιο άξονα των δύο κυλίνδρων ως ένα σώμα. Στην περιφέρεια του κυλίνδρου ακτίνας R έχουμε τυλίξει ένα λεπτό νήμα. Τραβάμε το νήμα οριζόντια από το άκρο του Α με επιτάχυνση μέτρου α_Α = 4 m/s²   ξετυλίγοντάς το χωρίς το νήμα να ολισθαίνει στην επιφάνεια του κυλίνδρου.  Τη χρονική στιγμή t₀ = 0 το στερεό αρχίζει να κυλίεται στο οριζόντιο έδαφος χωρίς να ολισθαίνει με σταθερή γωνιακή επιτάχυνση.

Ο δίσκος του σχήματος έχει τυλιγμένο στο αυλάκι της αβαρές και μη εκτατό νήμα του οποίου το άλλο άκρο είναι σταθερά δεμένο στην οροφή. Αφήνουμε το δίσκο ελεύθερο και αυτός κατέρχεται με σταθερή επιτάχυνση, ενώ το νήμα ξετυλίγεται χωρίς να γλυστρά στο αυλάκι του.

Πάνω σε οριζόντιο επίπεδο βρίσκεται η διάταξη του σχήματος.  Στο μέσον της μεταλλικής ράβδου ΚΛ  ασκείται οριζόντια δύναμη F  και έτσι αυτή κινείται με σταθερή ταχύτητα μέτρου υ.

δεδομένα :   R₁ = 6 Ω     R₂ = 3 Ω    R_ΚΛ = 2 Ω    v = 8 m/s    l = 0,5 m      B = 0,5 T  

Για το κύκλωμα του σχήματος δίνονται: Ε=40V, r=2Ω, R=4Ω, ενώ το ιδανικό πηνίο παρουσιάζει αυτεπαγωγή L=0,2 Η και οι δυο διακόπτες είναι ανοικτοί. Σε μια στιγμή t₀=0 κλείνουμε τον διακόπτη δ₁ και τη στιγμή t₁, όπου το ιδανικό αμπερόμετρο δείχνει ένδειξη i₁=5 Α, κλείνουμε και τον διακόπτη δ₂.

Ένα ιδανικό πηνίο (μηδενικής αντίστασης) έχει συντελεστή αυτεπαγωγής L=0,5H και συνδέεται μέσω διακόπτη σε μία ιδανική πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης E=15V, όπως φαίνεται στο σχήμα. 

Αρχικά, ο διακόπτης δ είναι ανοικτός και τη χρονική στιγμή t₀=0 τον κλείνουμε. Να προσδιορίσετε τη χρονική στιγμή κατά την οποία η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα ισούται με i=30A.

Μία σφαίρα Σ1 μάζας m1 κινούμενη με οριζόντια ταχύτητα μέτρου υ1 συγκρούεται κεντρικά και ελαστικά με μία δεύτερη σφαίρα Σ2 μάζας m2, η οποία κινείται σε αντίθετη κατεύθυνση. Tα μέτρα των ταχυτήτων των δύο σφαιρών πριν την κρούση συνδέονται με τη σχέση  |υ₁| = 2|υ₂|. Μετά την ελαστική κρούση, η κινητική ενέργεια της σφαίρας Σ2 εννεαπλασιάζεται.

Δίνεται το κύκλωμα όπου ο αντιστάτης έχει αντίσταση R=3Ω και το ιδανικό πηνίο αυτεπαγωγή L=0,4Η.  Με τον διακόπτη δ ανοικτό, το ιδανικό βολτόμετρο δείχνει ένδειξη V_ο= 20V.  Κλείνουμε το διακόπτη με αποτέλεσμα η τελική ένδειξη του βολτομέτρου να σταθεροποιείται στην τιμή V_τ=12V.

Ένα σώμα μάζας 1kg ηρεμεί στο κάτω άκρο ενός ιδανικού ελατηρίου, σταθεράς k=100Ν/m.    Εκτρέπουμε το σώμα κατακόρυφα προς τα κάτω κατά A₀=0,4m και το αφήνουμε να ταλαντωθεί τη στιγμή t₀=0. Το σώμα εκτελεί φθίνουσα ταλάντωση, εξαιτίας της δράσης δύναμης αντίστασης της μορφής F_αντ=-bυ (μονάδες στο S.Ι.), όπου υ η ταχύτητα του σώματος. Σε κάποια χρονική στιγμή t₁  το σώμα κινείται προς τη θετική κατεύθυνση, βρίσκεται στη θέση x₁=-0,3m, και έχει επιτάχυνση α₁=6m/s². Στο χρονικό διάστημα [t₀ , t₁]  η απώλεια ενέργειας είναι 1,5J. H δύναμη επαναφοράς είναι της μορφής F_επ=-100x.   Δίνεται ln2=0,7.

Κατά μήκος ενός γραμμικού ελαστικού μέσου που θεωρούμε ότι ταυτίζεται με τον άξονα x, διαδίδονται δύο όμοια κύματα πλάτους  Α = 0,2 m, τα οποία διαδίδονται αντίθετα.  Τη στιγμή t = 0 το πρώτο κύμα φτάνει στο σημείο Ο, στη θέση  x = 0, ενώ το δεύτερο απέχει κατά  1,5 m  από το Ο, όπως στο σχήμα.  Το Ο  φτάνει σε μέγιστη απομάκρυνση για πρώτη φορά τη στιγμή  t΄ = 0,25 s  

Σε φούρνο μικροκυμάτων  συχνότητας  f = 10¹² Hz  δημιουργούνται στάσιμα κύματα.  Το πλάτος της έντασης του μαγνητικού πεδίου είναι  2 10^-9 Τ.  Στα τοιχώματα σχηματίζονται δεσμοί.  

Κατά μήκος ενός ελαστικού μέσου διαδίδονται αντίθετα δύο κύματα με το ίδιο πλάτος Α=0,2m και το ίδιο μήκος κύματος λ=4m και τη στιγμή t=0 τα δύο κύματα φτάνουν ταυτόχρονα σε ένα σημείο Ο, το οποίο θεωρούμε αρχή του άξονα (x=0).  Η μορφή του μέσου τη στιγμή αυτή, εμφανίζεται στο σχήμα. Τα κύματα διαδίδονται με ταχύτητα υ=2m/s.  

Μονοχρωματική ακτινοβολία διαδίδεται κατά τη διεύθυνση του άξονα x και η εξίσωση της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου ως προς τη θέση x   και  το χρόνο t   είναι:        Ε(x,t)  =  0,05 ημπ(10¹⁵ t  -  4 10⁶ x) (S.I.).
Δίνεται η ταχύτητα διάδοσης στο κενό  c = 3 10⁸ m/s. 

Δύο θερμικές συσκευές  Α  και  Β  συνδέονται με το δίκτυο  που δίνει τάση της μορφής   V = 141 ημ314t   (S.I.)  Oι συσκευές έχουν χαρακτηριστικά  κανονικής λειτουργείας  (A) : ( 150 W , 100 V )     (B) : ( 120 W , 60 V ).    

Στο κύκλωμα του σχήματος,  με ανοικτό διακόπτη δ  και  αντίσταση  R₁ = 6Ω,  η τάση της πηγής είναι της μορφής  V = 30 2^1/2 ημ(20π),  ενώ το αμπερόμετρο δείχνει 3 Α.   

Σωληνοειδές πηνίο που έχει Ν = 100 σπείρες  με εμβαδόν  Α = 0,01 m²  η κάθε μία,  βρίσκεται μέσα  σε ομογενές μαγνητικό πεδίο (εξωτερικό) εντάσεως  Β₀ = 2 Τ,   με τον άξονά του παράλληλο στις δυναμικές γραμμές, όπως στο σχήμα.  Θεωρούμε θετική κατεύθυνση την οριζόντια προς τα δεξιά. Το πηνίο έχει ωμική αντίσταση  r = 2 Ω   ενώ τα άκρα του συνδέονται με αντιστάτη που έχει ωμική αντίσταση  R = 3 Ω,  παράλληλα στον οποίο συνδέεται ιδανικό βολτόμετρο.

Κυκλικό λεπτό χάλκινο σύρμα έχει  ακτίνα  1 μέτρο  και ωμική αντίσταση  20 Ω.  Συνδέουμε το σύρμα με πηγή συνεχούς ρεύματος με πολική τάση  10 Volt.

Ευθύγραμμο  χάλκινο σύρμα  έχει ωμική αντίσταση  20 Ω  μήκος  4 m   συνδέεται  με πηγή συνεχούς ρεύματος  που έχει πολική τάση  12 Volt.   Δημιουργείται μαγνητικό πεδίο γύρω από τον αγωγό του οποίου η ένταση Β  είναι ανάλογη της έντασης Ι  του ρεύματος  και  αντιστρόφως ανάλογη της απόστασης r  από τον αγωγό.