Φυσική Θετικών Σπουδών & Σπουδών Υγείας Γ΄ τάξη Γενικού Λυκείου (ΤΕΥΧΟΣ Γ΄)

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ
  1. Απλή αρμονική ταλάντωση                                                                       

    1.1 Ένα σώμα δεμένο στην άκρη κατακόρυφου ελατήριου του οποίου η άλλη άκρη είναι στερεωμένη ακλόνητα, εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση πλάτους Α. Εάν διπλασιάσουμε το πλάτος της ταλάντωσης, ποια από τα μεγέθη
    α)     συχνότητα
    β)     μέγιστη ταχύτητα umax
    γ)     μέγιστη επιτάχυνση αmax
    δ)     σταθερά επαναφοράς της ταλάντωσης
    ε)     ενέργεια της ταλάντωσης
    θα μεταβληθούν;

  2. 1.2 Ένα σώμα που εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση βρίσκεται τη χρονική στιγμή μηδέν στη θέση ισορροπίας. Ποια είναι η αρχική φάση της ταλάντωσής του; Αιτιολογήστε την απάντησή σας. Αν γνωρίζουμε τη θέση στην οποία βρίσκεται το σώμα τη χρονική στιγμή μηδέν, μπορούμε πάντα να υπολογίσουμε την αρχική φάση της ταλάντωσής του ή πρέπει να γνωρίζουμε και την κατεύθυνση προς την οποία κινείται;

  3. 1.3 Ποια από τις επόμενες σχέσεις ανάμεσα στη συνολική δύναμη F που ασκείται σε ένα σώμα και στη θέση χ του σώματος αναφέρεται σε μία απλή αρμονική ταλάντωση;
  4. α) F=10x                β) F=-100x2                γ)F=-5x                δ)F=50x2

  5. 1.4 Ένα σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση.
    α)     Σε ποιες θέσεις η ταχύτητα, η επιτάχυνση και η συνολική δύναμη είναι: 1) μηδέν; 2) μέγιστη;
    β)     Σε ποιες θέσεις η κινητική ενέργεια είναι ίση με τη δυναμική ενέργεια της   ταλάντωσης.

  6. 1.5 Συμπληρώστε τις τιμές που λείπουν στον επόμενο πίνακα ο οποίος αναφέρεται στην απλή αρμονική ταλάντωση ενός σώματος.
  7. x U K
    0    
    x1 3J 2J
    x2 4J  
    A    

  8. 1.6 Ένα σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση με περίοδο Τ. Τη χρονική στιγμή t=0 το σώμα βρίσκεται στη θέση μέγιστης απομάκρυνσης (x = Α). Ποια χρονική στιγμή
    α)      θα περάσει για πρώτη φορά από τη θέση ισορροπίας;
    β)      θα φτάσει πρώτη φορά στη θέση x = - Α;
    γ)      θα περάσει για δεύτερη φορά από τη θέση ισορροπίας;
  

Σχ. 1.40

Σχ. 1.40
  1. 1.7 Το διάγραμμα του σχήματος 1.40 παριστάνει την επιτάχυνση ενός σώματος που εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση, σε συνάρτηση με το χρόνο.
    α)      Ποιο σημείο του διαγράμματος αντιστοιχεί σε απομάκρυνση -Α;
    β)     Στο σημείο 4 του διαγράμματος η ταχύτητα της ταλάντωσης είναι θετική, αρνητική ή μηδέν;
    γ)      Σε ποια απομάκρυνση αντιστοιχεί το σημείο 4 του διαγράμματος;

  2. 1.8 Στα κάτω άκρα δύο κατακόρυφων ελατηρίων Α και Β ισορροπούν  δύο σώματα με μάζες mA και mB αντίστοιχα (mA > mB) Στην κατάσταση αυτή τα δύο ελατήρια έχουν την ίδια επιμήκυνση. Απομακρύνουμε και τα δύο σώματα κατακόρυφα προς τα κάτω κατά d και τα αφήνουμε ελεύθερα, οπότε εκτελούν απλή αρμονική ταλάντωση. Το σύστημα A-mA έχει ενέργεια
    α)      ίση με την ενέργεια που έχει το σύστημα B-mB
    β)      μεγαλύτερη από την ενέργεια του συστήματος B-mB
    γ)      μικρότερη από την ενέργεια του συστήματος B-mB

  3. Κύκλωμα ηλεκτρικών ταλαντώσεων

  4. 1.9 Η περίοδος με την οποία ταλαντώνεται ένα κύκλωμα LC είναι 3 x 106s. Τη στιγμή μηδέν ο οπλισμός Α του πυκνωτή έχει μέγιστο θετικό φορτίο. Μετά από πόσο χρόνο, για πρώτη φορά,
    α)      ο οπλισμός Α θα αποκτήσει μέγιστο αρνητικό φορτίο;
    β)      ο οπλισμός Α θα αποκτήσει ξανά μέγιστο θετικό φορτίο;
    γ)      η τάση στον πυκνωτή θα γίνει μηδέν;
    δ)      η ενέργεια στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου θα γίνει μέγιστη;

  5. 1.10 Ένας φορτισμένος πυκνωτής συνδέεται με ιδανικό πηνίο σε κλειστό κύκλωμα. Γιατί δεν εκφορτίζεται ακαριαία ο πυκνωτής;

  6. 1.11 Να συμπληρώσετε τον επόμενο πίνακα, που αναφέρεται σε ένα κύκλωμα αμείωτων ηλεκτρικών ταλαντώσεων.
  7. UE 80x 10-3 J 120 x 10-3J    
    UB     50 x 10-3J 120 x 10-3J
    E 120 x 10-3J      

  8. 1.12 Διαθέτουμε δύο κυκλώματα ηλεκτρικών ταλαντώσεων, τα Α και Β. Οι χωρητικότητες των πυκνωτών στα δύο κυκλώματα είναι ίσες. Στο σχήμα 1.41 παριστάνεται το φορτίο στους πυκνωτές των κυκλωμάτων Α και Β, σε συνάρτηση με το χρόνο. Να συγκρίνετε τις τιμές α) της αυτεπαγωγής των πηνίων β) του μέγιστου ρεύματος, στα δύο κυκλώματα.
  1. Σχ. 1.41

  2. Σχ. 1.41



    1.13 Διαθέτουμε δύο κυκλώματα ηλεκτρικών ταλαντώσεων. Τα κυκλώματα Α και Β, με CB=2CA και LB=LA/2. Τα κυκλώματα διεγείρονται σε ηλεκτρική ταλάντωση από πηγή τάσης V. Να συγκρίνετε:
    α)      Το μέγιστο φορτίο στους πυκνωτές.
    β)      Τις ενέργειες στα δύο κυκλώματα.
    γ)      Τις περιόδους της ηλεκτρικής ταλάντωσης που εκτελούν.
    δ)      Το μέγιστο ρεύμα στα δύο κυκλώματα.

  3. 1.14 Ιδανικό κύκλωμα LC εκτελεί ηλεκτρική ταλάντωση με συχνότητα 100kHz. Στο κύκλωμα έχουμε τη δυνατότητα να μεταβάλλουμε το συντελεστή αυτεπαγωγής L του πηνίου μετακινώντας τον πυρήνα μαλακού σιδήρου που υπάρχει σ' αυτό. Αν μειώσουμε το συντελεστή αυτεπαγωγής του πηνίου σε L/4, η συχνότητα της ηλεκτρικής ταλάντωσης του κυκλώματος θα γίνει:
    α)   25kHz   β)   50kHz   γ)   200kHz   δ)   400kHz
    Σημειώστε τη σωστή απάντηση.

    1.15 Σε κύκλωμα ηλεκτρικών ταλαντώσεων φέρουμε στιγμιαία τους οπλισμούς του πυκνωτή σε επαφή με τους πόλους μπαταρίας 1,5 V. Το κύκλωμα διεγείρεται και εκτελεί ταλάντωση. Αν η διέγερση του κυκλώματος γινόταν με μπαταρία 3V.
    1)   η ολική ενέργεια στο κύκλωμα θα ήταν
    α)   η ίδια   β)   διπλάσια   γ)   τετραπλάσια
    2)   το μέγιστο ρεύμα στο κύκλωμα θα ήταν
    α)   το ίδιο  β)   διπλάσιο   γ)   τετραπλάσιο

    1.16 Συμπληρώστε τα κενά:
    Όπως στις αμείωτες μηχανικές ταλαντώσεις η κινητική ενέργεια του συστήματος μετατρέπεται περιοδικά σε …………………………… και η ολική ενέργεια του συστήματος διατηρείται, έτσι και στις αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις η ………………………… πεδίου μετατρέπεται περιοδικά σε ……………………………….. πεδίου ενώ το άθροισμά τους …………………………

  4. Φθίνουσα, ελεύθερη και εξαναγκασμένη ταλάντωση. Συντονισμός.


  5. 1.17 Το έργο της δύναμης που προκαλεί την απόσβεση σε μια ταλάντωση είναι
    α)      θετικό αν το ταλαντούμενο σώμα κινείται προς τη θετική κατεύθυνση,
    β)      πάντα θετικό,
    γ)      πάντα αρνητικό.
    Επιλέξτε το σωστό.

  

Σχ. 1.42

Σχ. 1.42

 

 

 

 

Σχ. 1.43

Σχ. 1.43

 
  1. 1.18 Σε μία φθίνουσα ταλάντωση, η ενέργεια της ταλάντωσης
    α)      παραμένει σταθερή.
    β)      μειώνεται με σταθερό ρυθμό.
    γ)      μειώνεται εκθετικά με το χρόνο.
    δ)      αυξάνεται.
    Επιλέξτε το σωστό.

  2. 1.19 Ένας ταλαντωτής τη στιγμή t1 έχει ενέργεια Ε και πλάτος ταλάντωσης Α. Η ενέργεια που έχει χάσει ο ταλαντωτής μέχρι τη στιγμή t2, που το πλάτος της ταλάντωσης έχει μειωθεί στο μισό, είναι
    α)    Ε/2;   β)    Ε/4;    γ)   3Ε/4;
    Επιλέξτε το σωστό.

  3. 1.20 Στο σχήμα 1.42 φαίνεται το διάγραμμα της ολικής ενέργειας Ε δύο κυκλωμάτων ηλεκτρικών ταλαντώσεων Α και Β, σε συνάρτηση με το χρόνο. Οι πυκνωτές στα δύο κυκλώματα έχουν την ίδια χωρητικότητα και τα πηνία τον ίδιο συντελεστή αυτεπαγωγής. Ποιο από τα δύο παρουσιάζει μεγαλύτερη ωμική αντίσταση;

    1.21 Ένα σώμα εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές;
    α)      Το πλάτος της ταλάντωσης μειώνεται με το χρόνο.
    β)    Η συχνότητα ταλάντωσης είναι ίση με την ιδιοσυχνότητα του συστήματος.
    γ)      Το πλάτος της ταλάντωσης εξαρτάται από τη συχνότητα του διεγέρτη.
    δ)      Η ενέργεια που χάνεται λόγω των αποσβέσεων αναπληρώνεται από το
    διεγέρτη.

  4. 1.22 Σε μια εξαναγκασμένη ταλάντωση κατά το συντονισμό
    α)      Η ιδιοσυχνότητα του ταλαντωτή είναι μέγιστη.
    β)      Η ενέργεια της ταλάντωσης είναι μέγιστη.
    γ)      Το πλάτος της ταλάντωσης είναι μέγιστο.
    δ)      Το ταλαντούμενο σύστημα δε χάνει ενέργεια.
    Επιλέξτε τα σωστά.

  5. 1.23 Το σώμα του σχήματος 1.43 κάνει εξαναγκασμένη ταλάντωση. Διαπιστώθηκε ότι όταν η συχνότητα του διεγέρτη παίρνει τις τιμές f1=2Hz και f2=6Hz το πλάτος της ταλάντωσης είναι το ίδιο. Για την ιδιοσυχνότητα f0 του συστήματος ισχύει
    α)      fo<f1
    β)      f1<fo<f2
    γ)      fo>f2
    Επιλέξτε τo σωστό.

    1.24 Να αποδείξετε ότι αν το πλάτος μιας φθίνουσας ταλάντωσης μειώνεται σύμφωνα με τη σχέση A=Aoe-Λt οι τιμές A1, A2, A3,.............. του
  1. πλάτους και Ε1 Ε2 Ε3.... της ενέργειας της ταλάντωσης κατά τις χρονικές στιγμές Τ, 2Τ, 3Τ ...., ικανοποιούν τις σχέσεις:
    Εικόνα

    Σύνθεση ταλαντώσεων                                                                           

    1.25 Ένα σώμα κάνει ταυτόχρονα δυο αρμονικές ταλαντώσεις της ίδιας συχνότητας που γίνονται πάνω στην ίδια ευθεία, γύρω από το ίδιο σημείο. Τα πλάτη των ταλαντώσεων είναι, αντίστοιχα, 5cm και 3cm. Αν οι δύο ταλαντώσεις έχουν την ίδια φάση τότε το πλάτος της ταλάντωσης που εκτελεί το σώμα είναι  Α=………………….. ενώ αν οι ταλαντώσεις έχουν διαφορά φάσης 180° το πλάτος της ταλάντωσης του σώματος είναι Α=.........................               

    1.26 Ένα σώμα κάνει ταυτόχρονα δύο αρμονικές ταλαντώσεις του ίδιου πλάτους Α και της ίδιας διεύθυνσης. Οι συχνότητες f1 και f2 των δύο ταλαντώσεων διαφέρουν λίγο μεταξύ τους. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι ορθές;
    α)     Το σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση.
    β)     Το πλάτος της ταλάντωσης μεταβάλλεται με το χρόνο.
    γ)     Η μέγιστη τιμή του πλάτους είναι 2Α.
    δ)    Ο χρόνος ανάμεσα σε δύο διαδοχικές μεγιστοποιήσεις του πλάτους είναι σταθερός.
    ε)     Ο χρόνος που μεσολαβεί ανάμεσα σε δύο διαδοχικούς μηδενισμούς του πλάτους εξαρτάται από τη διαφορά  f1 - f2 και μεγαλώνει όταν η διαφορά αυτή ελαττώνεται.