Κριτήριο αξιολόγησης στη φυσική της Γ λυκείου - Κρούσεις

ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ

Στις κρούσεις και στο φαινόμενο Doppler

ΘΕΜΑ 1^ο:

Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.  

1.1 Κινούμενη ηχητική πηγή εκπέμπει ήχο μήκους κύματος, λ και κινείται σε ευθεία τροχιά. Παρατηρητής που είναι ακίνητος βρίσκεται στην ίδια ευθεία που τον συνδέει με την πηγή και αντιλαμβάνεται τον ήχο με μήκος κύματος
 λΑ=λ/2. 
Αν η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι υ, τότε η πηγή:

α. απομακρύνεται από τον παρατηρητή με ταχύτητα μέτρου υ/2.

β. πλησιάζει προς τον παρατηρητή με ταχύτητα μέτρου, υ.

γ. απομακρύνεται από τον παρατηρητή με ταχύτητα μέτρου, υ.

δ. πλησιάζει προς τον παρατηρητή με ταχύτητα μέτρου, υ/2.

1.2 Κατά τη μετωπική ελαστική κρούση δύο σωμάτων, η διαφορά των ταχυτήτων τους πριν την κρούση είναι:

α. ίση με τη διαφορά των ταχυτήτων τους μετά την κρούση.

β. αντίθετη από τη διαφορά των ταχυτήτων τους μετά την κρούση.

γ. μεγαλύτερη από τη διαφορά των ταχυτήτων τους μετά την κρούση.

δ. μικρότερη από τη διαφορά των ταχυτήτων τους μετά την κρούση.

1.3  Σώμα, Σ μάζας m κινείται οριζόντια με ταχύτητα μέτρου υ. Στην πορεία συγκρούεται μετωπικά με άλλο σώμα και επιστρέφει κινούμενο με ταχύτητα μέτρου 2υ. Το μέτρο της μεταβολής της ορμής του σώματος Σ, είναι:

α. 0.      β. mυ.          γ. 2mυ.          δ. 3mυ.            

1.4  Όταν ένας παρατηρητής, Α, πλησιάζει με ταχύτητα υ­Α μια ακίνητη πηγή που εκπέμπει ήχο συχνότητας fs, του οποίου η ταχύτητα ως προς τον ακίνητο αέρα είναι υ, τότε ο παρατηρητής:

α. Μετράει για τον ήχο ταχύτητα υ.

β. Ακούει ήχο με μήκος κύματος μικρότερο αυτού που εκπέμπει η πηγή.

γ. Μετράει για τον ήχο ταχύτητα, υ+υΑ.

δ. Ακούει τον ήχο με συχνότητα, f­Α=f­s            

5.  Να χαρακτηρίσετε με Σ όσες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και με Λ όσες είναι λανθασμένες.

α. Κατά την ελαστική κρούση δύο σωμάτων η μεταβολή της κινητικής ενέργειας του ενός σώματος είναι ίση με τη μεταβολή της κινητικής ενέργειας του άλλου σώματος.

β. Κατά την πλαστική κρούση δύο σφαιρών η ορμή και η κινητική ενέργεια του συστήματος των δύο σφαιρών μειώνεται.

γ. Όταν μια ηχητική πηγή πλησιάζει ένα ακίνητο παρατηρητή, τότε το μήκος κύματος του ήχου που αυτός αντιλαμβάνεται είναι μικρότερο από το μήκος κύματος του ήχου που εκπέμπει η πηγή.

δ. Όταν ηχητική πηγή και παρατηρητής κινούνται στην ίδια ευθεία και προς την ίδια κατεύθυνση με ίσες και σταθερές ταχύτητες η συχνότητα του ήχου που αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής  είναι ίση με τη συχνότητα του ήχου που εκπέμπει η πηγή.

ε. Σε κάθε κρούση ισχύει η αρχή διατήρησης της ενέργειας.     

(5-5-5-5-5)

ΘΕΜΑ 2^ο:

1.   Πηγή ήχου συχνότητας f­s απομακρύνεται από σταθερό εμπόδιο με ταχύτητα υs=υ, όπου υ η ταχύτητα του ήχου. Ένα Radar που κινείται στην ίδια ευθεία με την πηγή, βρίσκεται ανάμεσα από την πηγή και το εμπόδιο και την ακολουθεί με ταχύτητα υΑ=υ/2. Το radar συλλαμβάνει  δύο ήχους, έναν απευθείας από την πηγή με συχνότητα f­1 και έναν από ανάκλαση στο εμπόδιο, συχνότητας f2. Όλα τα ηχητικά κύματα διαδίδονται στην ίδια ευθεία που κινούνται η πηγή και το Radar. Ο λόγος των συχνοτήτων είναι f1/f2

  α.    3                         β.  1/3                             γ.  4

Ποια είναι η σωστή απάντηση;   Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. 

2. Σώμα μάζας m1 συγκρούεται μετωπικά και ελαστικά με σώματα μάζας m2 που είναι αρχικά ακίνητο. Ο λόγος των μαζών είναι m1/m2=2. Το κλάσμα της αρχικής κινητικής ενέργειας της μάζας m1 που μεταφέρεται στο σώμα μάζας m2 είναι:

α. 2/3                 β. 8/9              γ. 5/9

3. Η πλατφόρμα κινείται ευθύγραμμα με σταθερή ταχύτητα υ=34m/s. Η ηχητική πηγή που είναι πάνω της εκπέμπει ήχο με συχνότητα fs=680Hz. Οι δύο παρατηρητές Α και Β βρίσκονται πάνω στη πλατφόρμα ακίνητοι ως προς αυτή. Ο ήχος έχει ταχύτητα, υ­η=340m/s.

α. Ποιες συχνότητες ακούνε οι δύο παρατηρητές;

β. Ποια μήκη κύματος μετράνε για τον ήχο;

4.  Στο διπλανό σχήμα βλήμα μάζας m που κινείται οριζόντια σφηνώνεται σε ακίνητο σώμα, Σ, μάζας Μ=3m που σε λείο οριζόντιο επίπεδο, τελείως ελεύθερο. Η ελάχιστη κινητική ενέργεια που απαιτείται για να σφηνωθεί όλο το βλήμα στο ξύλο είναι Κ.

Τοποθετούμε τώρα το ίδιο σώμα, Σ έτσι ώστε να ακουμπά σε τοίχο, που δεν του επιτρέπει να κινηθεί σε καμία κατεύθυνση. Ένα ίδιο βλήμα έρχεται με οριζόντια κατεύθυνση να καρφωθεί στο σώμα. Η ελάχιστη απαιτούμενη κινητική ενέργεια ώστε το βλήμα να σφηνωθεί όλο στο σώμα είναι τώρα:

α. 3Κ/4                      β. 2Κ/5                             γ. Κ/3

( 6-6-7-6)

Θέμα 3^ο

Σώμα μάζας m1=1kg που είναι δεμένο στην άκρη τεντωμένου νήματος αφήνεται ελεύθερο από ύψος h=3,2m, όπως φαίνεται στο σχήμα.. Όταν το νήμα βρίσκεται στην κατακόρυφη θέση το σώμα  συγκρούεται μετωπικά και ελαστικά με ακίνητο σώμα μάζας m2. Μετά την κρούση τα δύο σώματα κινούνται αντίθετα με ταχύτητες ίσου μέτρου.

α. Να υπολογιστεί η ταχύτητα του m1 μόλις πριν την κρούση.

β. Να υπολογιστεί η μάζα m2.

γ. Μετά την κρούση το σώμα m2 διανύει την απόσταση ΒΓ και φτάνει στο σημείο Γ με ταχύτητα 2m/s. Να υπολογιστεί η απόσταση ΒΓ αν μεταξύ σώματος και επιπέδου ο συντελεστής τριβής είναι μ=0,1.

δ. Όταν το σώμα m2 φτάνει στο Γ συγκρούεται χωρίς απώλειες ενέργειας με το ελεύθερο άκρο ελατηρίου σταθεράς k και το συσπειρώνει κατά x=0,5m. Να υπολογιστεί η σταθερά k του ελατηρίου. Κατά τη διάρκεια της συσπείρωσης μεταξύ σώματος και επιπέδου ο συντελεστής τριβής είναι μ=0,1.

ε. Να υπολογιστεί το ποσοστό της αρχικής μηχανικής ενέργειας του σώματος m1 που έγινε θερμότητα λόγω τριβών κατά τη διαδρομή του σώματος m2 από το Β μέχρι να σταματήσει στιγμιαία, για πρώτη φορά.

Δίνεται g=10m/s2.

(5-5-5-5-5)

ΘΕΜΑ 4ο

Σώμα μάζας Μ=2kg ισορροπεί συνδεδεμένο με το άκρο ελατηρίου σταθεράς k=400Ν/m που κρέμεται από ακλόνητο σημείο. Βλήμα μάζας m που κινείται κατακόρυφα προς τα πάνω συγκρούεται με ταχύτητα υ μετωπικά και πλαστικά με το Μ. Μετά την κρούση το συσσωμάτωμα κάνει κατακόρυφες ΑΑΤ με πλάτος 0,1m. Το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών διελεύσεων του συσσωματώματος από τη θέση ισορροπίας του είναι π/10s.

α. Να υπολογίσετε τη μάζα m  και την ταχύτητα, υ.              

β. Να γράψετε τη χρονική εξίσωση της ταχύτητας του συσσωματώματος.

γ. Να υπολογίσετε το ρυθμό μεταβολής της δυναμικής ενέργειας των ταλαντώσεων του συσσωματώματος εκείνη τη χρονική στιγμή που η δυναμική ενέργεια γίνεται ίση με την κινητική για πρώτη φορά μετά από τη στιγμή που έγινε η κρούση.                                                                                            

δ. Αμέσως μετά την κρούση ενεργοποιείται μηχανισμός που παράγει ήχους σταθερής συχνότητας 1000Ηz. Πόση είναι η μέγιστη συχνότητα που αντιλαμβάνεται για τον ήχο αυτόν, ο παρατηρητής που είναι ο ακίνητος κάτω από το σύστημα;                                      

Να θεωρηθεί ως t0=0 η χρονική στιγμή αμέσως μετά την κρούση και ως θετική, η φορά κατακόρυφα προς τα πάνω.  Το συσσωμάτωμα καθώς ταλαντώνεται δεν προσπερνά τη θέση του παρατηρητή. Δίνονται η ταχύτητα του ήχου υηχ=340m/s, και το g=10m/s2 

      Απαντήσεις

1.    δ,β,δ,γ. Λ,Λ,Σ,Σ,Σ

2.    α, β, β, α

3.    α.8m/s, β.3kg, γ. 6m, δ. 36Ν/m, ε. 19,5/32                 

   4.  α. 2kg, 1,73m/s, β. υ=συν(10t+π/6) (SI), γ. 20J/s, δ. 35000/34Ηz