Pendulum_Waves

Ροπή αδράνειας κυλίνδρων.

Γράφει ο συνάδελφος Βαγγέλης Κουντούρης: «σου στέλνω δύο εργαστηριακές ασκήσεις, όπως ακριβώς τις έδειξα "live" και τις μοίρασα στο εργαστηριακό κέντρο όπου έχω αποσπαστεί τα τελευταία 5 χρόνια, για να τις χρησιμοποιήσεις όπως νομίζεις.
Η πρώτη είναι υποχρεωτική για τη Γ΄ Λυκείου και η δεύτερη προαιρετική (αλλά έχει και το ενδιαφέρον του υπολογισμού της ροπής αδράνειας κοίλου κυλίνδρου, πιθανού για 2ο θέμα).
Τα σχήματα είναι δικά μου και οι μετρήσεις απόλυτα αληθινές. Το τρίτο «αδελφάκι», ο υπολογισμός της ροπής αδράνειας σφαίρας, δημοσιεύεται στο τελευταίο τεύχος του περιοδικού  «Φυσικός Κόσμος», επίσης όπως ακριβώς πραγματοποιήθηκε.

Να τον ευχαριστήσω για την προσφορά του αυτή.

Δείτε όλη την μελέτη από ΕΔΩ.

.

Πομπός δέκτης Ραδιοφώνου, Από PhET Κολοράντο.

.
Ξανά από το Physics Education Technology τουΚολοράντο,
μια προσομοίωση που μπορείτε να τρέξετε.
Δείχνει πώς, ένα ταλαντούμενο ηλεκτρόνιο, εκπέμποντας Ηλεκτρομαγνητικό κύμα,
(εδώ δείχνεται το εναλλασσόμενο Ηλεκτρικό πεδίο)
διεγείρει ένα άλλο ηλεκτρόνιο, σε απόσταση.
Δείτε το και σαν εξαναγκασμένη ταλάντωση και συντονισμό
μεταξύ πομπού FM 98,7 και δέκτη
(το ραδιοφωνάκι στο σπίτι σας)

Κύματα στην επιφάνεια υγρού, Σταγόνες από μια βρύση.

.

Από μια βρύση πέφτουν σταγόνες νερού στην επιφάνεια ηρεμούντος του νερού μιας λεκάνης, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται κύματα. Η εικόνα δείχνει δύο σημεία Κ και Λ που απέχουν 4,75m και έχει ληφθεί από το πρόγραμμα του Πανεπιστήμιου του Κολοράντο, που βρίσκεται στην ανάρτηση Εφαρμογή PhET. ΚΥΜΑΤΑ.

1. Πόσο είναι το μήκος κύματος;
2. Αν ο χρόνος που δείχνεται στην εικόνα αντιστοιχεί σε 5 ταλαντώσεις ενός σημείου της επιφάνειας, ποια η συχνότητα του κύματος και ποια η ταχύτητα του κύματος;
3. Στην επιφάνεια του υγρού τοποθετούμε μια σανίδα στην οποία υπάρχουν δύο οπές, όπως στο σχήμα.

1. Πώς ερμηνεύεται η εικόνα πίσω από την σανίδα;
2. Ένας μαθητής υποστηρίζει ότι έχουμε συμβολή κυμάτων από δύο σύγχρονες πηγές. Έχετε την ίδια άποψη, ή διαφωνείτε;
3. Αν το σημείο Σ απέχει απόσταση 6,32cm από την κάτω οπή, πόσο νομίζετε ότι απέχει από την πάνω οπή;
4. Τρέξτε την εφαρμογή. Αριστερά στην εικόνα βάλετε την μεγαλύτερη δυνατή συχνότητα και το μέγιστο πλάτος. Δεξιά στην μπάρα επιλέξτε One Slit και μικρό πλάτος στο άνοιγμα (Slit Width στην πρώτη υποδιαίρεση). Τι συμβαίνει πίσω από την μπάρα με την μια τρύπα; Κατόπιν επιλέξτε Two Slits και δείτε την διαφορά.

Μπορείτε να πειραματιστείτε, βάζοντας έναν τοίχο ή ανοίγοντας και μια δεύτερη βρύση. Κέφι να έχετε….

.

Κύμα κατά μήκος ενός νήματος.

.
Ξανά από το Physics Education Technology τουΚολοράντο,
μια προσομοίωση που μπορείτε να τρέξετε, με διάφορες παραμέτρους,
για μελέτη των κυμάτων, τρεχόντων και στασίμων,
κατά μήκος ενός νήματος.

.

Εφαρμογή PhET. ΚΥΜΑΤΑ.

.
Από το Physics Education Technology τουΚολοράντο,
μια προσομοίωση, που μπορείτε να τρέξετε, με διάφορες παραμέτρους,
για μελέτη των κυμάτων.

.

.

Σύνθετη κίνηση και κέντρο μάζας

Τι κίνηση πραγματοποιεί ένα κλειδί, όταν δέχεται μια σταθερή δύναμη, στο άκρο του;

Στο παρακάτω video, το σημείο Ο αντιστοιχεί στο κέντρο μάζας του κλειδιού. Συγκρίνετε την κίνηση του Ο με την κίνηση ενός υλικού σημείου (κόκκινος κύκλος), όταν δέχεται την ίδια δύναμη.

.

Μεταφορική-Στροφική και Σύνθετη κίνηση.

Τρέξτε το παρακάτω video όπου παρουσιάζονται κινήσεις:

Μεταφορική.

Στροφική και
Σύνθετη.
.

.

Λείο και μη επίπεδο.

.

Στο παρακάτω video ένας κύλινδρος μπορεί να κινείται οριζόντια, όπου σε ένα τμήμα του επιπέδου (με κίτρινο χρώμα) δεν υπάρχουν τριβές, ενώ στο υπόλοιπο τμήμα έχουμε τριβές. Αφού τρέξετε το video και σταματώντας το σε σημεία που σας ενδιαφέρουν, να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις.

1. Κατά την εκτόξευση του κυλίνδρου με αρχική ταχύτητα 10m/s, πόση απόσταση διανύει ο κύλινδρος στο λείο οριζόντιο επίπεδο;
2. Ποιο το μέτρο της τριβής ολίσθησης μεταξύ κυλίνδρου και του μη λείου τμήματος του επιπέδου.
3. Πόση είναι τελικά η γραμμική και η γωνιακή ταχύτητα του κυλίνδρου και πόση η τριβή που ασκείται τελικά στον κύλινδρο;
4. Όταν ασκήσουμε οριζόντια δύναμη F=12Ν στον άξονα του κυλίνδρου, με βάση την παρατήρησή σας, μπορείτε να βρείτε την μάζα του κυλίνδρου και την ακτίνα του;
5. Ποιο είναι το μέτρο της στατικής τριβής που ασκείται στον κύλινδρο, στο μη λείο επίπεδο:

Απάντηση:
.

Κύλιση και ολίσθηση κυλίνδρου

.

Στο παρακάτω video ο κύλινδρος αρχικά εκτοξεύεται οριζόντια σε επίπεδο με το οποίο εμφανίζει συντελεστή τριβής ολίσθησης μ=0,2 και κατόπιν ξεκινά από την ηρεμία με την επίδραση οριζόντιας δύναμης. Αφού τρέξετε το Video, απαντήστε στα παρακάτω ερωτήματα:

1. Πόση είναι η ακτίνα του κυλίνδρου;
2. Να υπολογίσετε την μάζα του κυλίνδρου και την ροπή αδράνειάς του.
3. Αν ο συντελεστής τριβής γίνει μ=0,4, τι μεταβολές συμβαίνουν στην κίνηση του κυλίνδρου στις δύο παραπάνω περιπτώσεις;

Απάντηση:
.

Κίνηση κυλίνδρου σε κεκλιμένο επίπεδο.

Στο video που ακολουθεί παρατηρείτε έναν κύλινδρο κατά την κίνησή του σε κεκλιμένο επίπεδο. Αφού τρέξετε το video απαντήστε στα ερωτήματα που ακολουθούν:

.

1. Όταν αφήσουμε τον κύλινδρο να κινηθεί, κυλίεται μόνο ή και ολισθαίνει; Η τριβή που δέχεται είναι τριβή ολίσθησης ή στατική;
2. Στην περίπτωση που ο κύλινδρος εκτοξεύεται με αρχική ταχύτητα προς τα πάνω:
   Γιατί αρχικά η τριβή είναι προς τα κάτω; Ποια η τιμή Τ₁ της τριβής; Πότε αλλάζει κατεύθυνση και πόσο είναι τότε το μέτρο της;
3. Όταν αφήνεται στο επίπεδο έχοντας αρχική γωνιακή ταχύτητα, αλλά όχι μεταφορική ταχύτητα, τι κίνηση πραγματοποιεί; Ποια η τιμή Τ₂ της τριβής; Πότε αλλάζει κατεύθυνση και πόσο είναι τότε το μέτρο της;
   Απάντηση:
   

ΣΤΑΣΙΜΟ ΚΥΜΑ,.video.

.

.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ. Video από Applet.

Στάσιμο κύμα από ανάκλαση. Video.

.

Από το σημείο Ο ξεκινά ένα εγκάρσιο κύμα το οποίο μετά από 3s ανακλάται στο σημείο Β, όπου (ΟΒ)=3m.

Αφού παρατηρείστε στο video μια προσομοίωση σε Applet, χαρακτηρίστε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λαθεμένες.

1. Το μήκος του κύματος είναι ίσο με 2m.
2. Η συχνότητα ταλάντωσης του σημείου Γ είναι 0,5Ηz.
3. Στο σημείο Γ, όπου (ΓΒ)= 0,5m δημιουργείται κοιλία.
4. Το προσπίπτον και το ανακλώμενο κύμα έχουν διαφορά φάσης π.
5. Η εξίσωση που περιγράφει το στάσιμο κύμα είναι:

y= 2 Ασυν2πx/λ·ημ2πt/Τ

Απάντηση:

Υ.Γ. Μπορείτε να δείτε την προσομοίωση από ΕΔΩ.

.

Συμβολή κυμάτων στην επιφάνεια υγρού.

.

.

Αρχή της επαλληλίας και διάδοση κυμάτων.

.

.

Πώς διαδίδεται το Ηλεκτρομαγνητικό κύμα;

.

.

Συμβολή κυμάτων με Applet.

.Στο σχήμα βλέπετε δύο σύγχρονες πηγές Α και Β, οι οποίες παράγουν κύματα στην επιφάνεια ενός υγρού, με πλάτος ταλάντωσης 1cm. Οι λευκοί κύκλοι αποτελούν ισοφασικές επιφάνειες με φάση 2κπ και οι μαύροι κύκλοι με φάση (2κ+1)π. Στην επιφάνεια του υγρού δίνεται το σημείο Σ το οποίο απέχει απόσταση (ΑΣ)=90cm.

1. Πόσο είναι το πλάτος ταλάντωσης του σημείου Σ;
2. Πόσο είναι το μήκος κύματος των δύο κυμάτων;
3. Πόσο απέχει το σημείο Σ από την πηγή Β;
4. Αν το σημείο Τ απέχει 84cm από τη πηγή Β, πόσο απέχει από την Α πηγή;
5. Το σημείο Ρ βρίσκεται πάνω σε κροσσό απόσβεσης και απέχει 73cm από την πηγή Α. Πόσο απέχει από την Β;
6. Ποιο το πλάτος ταλάντωσης ενός σημείου Γ, το οποίο βρίσκεται δεξιά του Β, στην προέκταση του ευθυγράμμου τμήματος ΑΒ;

Μπορείτε να παρακολουθήσετε σε ένα αρχείο Applet το φαινόμενο της συμβολής, μεταβάλλοντας την απόσταση των πηγών και τα μήκη κύματος, από ΕΔΩ.

Απάντηση:

Σύνθεση Ταλαντώσεων, με Applet.

.

Ένα υλικό σημείο εκτελεί ταυτόχρονα δύο απλές αρμονικές ταλαντώσεις, οι οποίες πραγματοποιούνται στην ίδια διεύθυνση, γύρω από την ίδια θέση ισορροπίας και με εξισώσεις:

x₁= 0,2 ημ30πt και

x₂= 0,2 ημ(2πf₂t+φ₀)

Να βρείτε την εξίσωση της συνισταμένης κίνησης, επιβεβαιώνοντας την απάντησή σας, παρατηρώντας την διαφάνεια που αντιστοιχεί σε κάθε περίπτωση:

1. Αν f₂=15Ηz και φ₀=0 (διαφάνεια 2)
2. Αν f₂= 15Ηz και φ₀=π (διαφάνεια 3)
3. Aν f₂= 16Ηz και φ₀=0.
   i) Ποια η διαφορά φάσης μεταξύ των δύο ταλαντώσεων τη στιγμή που το πλάτος είναι 0,4 m; (διαφάνεια 4).
   ii) Ποια η διαφορά φάσης μεταξύ των δύο ταλαντώσεων τη στιγμή που το πλάτος είναι μηδενικό; (διαφάνεια 5).
   iii) Πόση είναι η περίοδος του διακροτήματος;
4. Αν f₂= 17 Ηz πόση θα είναι η νέα περίοδος του διακροτήματος;

| View | Upload your own

Μπορείτε να πειραματιστείτε με διάφορες τιμές συχνοτήτων και διαφοράς φάσης, παρακολουθώντας ένα Applet από Beats: ΕΔΩ.

Διάθλαση και ολική ανάκλαση σε Ι.Ρ.

.

Σε ένα τριγωνικό πρίσμα προσπίπτει, κάθετα στη μια πλευρά του, μια μονοχρωματική ακτινοβολία. Ποια είναι η πορεία της ακτίνας, όταν ο δείκτης διάθλασης του πρίσματος πάρει τις τιμές:

1. n=1
2. n=1,17
3. n=1,33 και
   
4. n=1,5

.

.