Τεστ στις Κρούσεις (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

Δύο παγοδρόμοι, Α και Β, με μάζες \[m_1= 60\, kg\] και \[m_2= 80\, kg\] αντίστοιχα, βρίσκονται σε απόσταση \[L\], σε οριζόντιο παγοδρόμιο. Στα χέρια τους κρατάνε ένα τεντωμένο σχοινί. Κάποια στιγμή ο Α τραβάει απότομα το σχοινί προς το μέρος του, με αποτέλεσμα να κινηθούν και οι δύο με σταθερές ταχύτητες πλησιάζοντας μεταξύ τους. Εάν ο Α διανύσει απόσταση \[L_1\] και ο Β απόσταση \[L_2\] μέχρι να συναντηθούν, τότε ισχύει:

Σώμα μάζας \[m\] κινείται οριζόντια με ταχύτητα μέτρου \[u\]. Στη πορεία του συγκρούεται μετωπικά με άλλο σώμα και επιστρέφει κινούμενο με ταχύτητα μέτρου \[ 2 u \]. Το μέτρο της μεταβολής της ορμής του θα είναι:

Μια σφαίρα μάζας \[m\] που αφήνεται από κάποιο ύψος, χτυπά ελαστικά σε οριζόντιο δάπεδο με ταχύτητα μέτρου \[υ_1=υ\] και ανακλάται με ταχύτητα μέτρου \[υ_2\]

Κατά την κρούση δυο σωμάτων η δυναμική τους ενέργεια διατηρείται:

Σφαίρα \[Σ_1\] μάζας \[m_1\] κινείται με ταχύτητα \[\vec{v}_1\] και συγκρούεται κεντρικά και ελαστικά με άλλη αρχικά ακίνητη σφαίρα \[Σ_2\] μάζας \[m_2\]. Αν η σφαίρα \[Σ_2\] έχει πολύ μεγαλύτερη μάζα από την \[Σ_1\] ποιες είναι οι ταχύτητες των δυο σφαιρών μετά την κρούση;

Δύο σώματα \[Σ_1\]και \[Σ_2\] με μάζες \[(m_1<m_2)\] αντίστοιχα κινούνται σε λείο οριζόντιο επίπεδο και κάποια στιγμή συγκρούονται πλαστικά, με αποτέλεσμα το συσσωμάτωμα που δημιουργείται να παραμένει ακίνητο. Αυτό σημαίνει ότι:

Σ’ ένα μονωμένο σύστημα δύο σωμάτων (Α) και (Β):

Σώμα μάζας \[m\] το οποίο έχει κινητική ενέργεια \[Κ\], συγκρούεται πλαστικά με σώμα τετραπλάσιας μάζας. Μετά την κρούση το συσσωμάτωμα μένει ακίνητο. Η μηχανική ενέργεια που μετατράπηκε σε θερμότητα (θερμική ενέργεια) κατά τη κρούση είναι

Οι σφαίρες \[Σ_1\], \[Σ_2\] του παρακάτω σχήματος έχουν μάζες \[m_1=m\] και \[m_2=2m\] αντίστοιχα και ταχύτητες μέτρων \[υ_1=4υ\] και \[υ_2=υ\]. Οι σφαίρες συγκρούονται κεντρικά και ελαστικά. Τα μέτρα των ταχυτήτων των σφαιρών αμέσως μετά την κρούση είναι:

Σκέδαση ονομάζουμε κάθε φαινόμενο του μικρόκοσμου κατά το οποίο τα συγκρουόμενα σωματίδια

Ένα σώμα μάζας \[m \] εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση. Η ορμή του σώματος:

Σε μια πλαστική κρούση δύο σωμάτων:

Δύο σφαίρες Α και Β με ίσες μάζες κινούνται στον ίδιο οριζόντιο άξονα \[x'x\] με αντίθετες ταχύτητες:

Η ορμή ενός συστήματος σωμάτων που συγκρούονται παραμένει σταθερή διότι:

Ένα σώμα που κινείται με ταχύτητα \[u\] συγκρούεται πλαστικά με ακίνητο σώμα διπλάσιας μάζας όπως φαίνεται στο σχήμα. Το συσσωμάτωμα που θα δημιουργηθεί θα έχει ταχύτητα :

Η αρχή διατήρησης της ενέργειας ισχύει:

Μία ελαστική σφαίρα με μάζα \[m\] κινείται σε οριζόντια διεύθυνση με ταχύτητα \[υ\] προς τα αριστερά. Η σφαίρα δέχεται την επίδραση μίας δύναμης \[F\] που έχει ίδια κατεύθυνση με τη ταχύτητα, και το μέτρο της ταχύτητας διπλασιάζεται. Η μεταβολή της ορμής της σφαίρας είναι:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται δύο ελαστικές σφαίρες \[Σ_1\] και \[Σ_2\] με μάζες \[m_1\] και \[m_2\] αντίστοιχα, που μπορούν να κινηθούν σε λείο οριζόντιο επίπεδο ανάμεσα σε λείους κατακόρυφους τοίχους που απέχουν απόσταση \[d\]. Η σφαίρα \[Σ_2\] είναι ακίνητη σε απόσταση \[\frac{d}{4}\] από τον ένα τοίχο ενώ η \[Σ_1\] έρχεται με ταχύτητα \[\vec{u}\]. Οι δύο σφαίρες συγκρούονται μετωπικά και ελαστικά και στη συνέχεια αφού συγκρουστούν ελαστικά με τους τοίχους, συναντώνται ξανά στο μέσο της απόστασης μεταξύ αυτών. Η σχέση ανάμεσα στις αλγεβρικές τιμές των ταχυτήτων \[\vec{u}\] και \[\vec{u}_1'\] είναι:

Τα σώματα που φαίνονται στο διπλανό σχήμα έχουν μάζες \[m_1=m\] και \[m_2=4m\] και ταχύτητες με μέτρα \[v_1=8v\] και \[v_2= 3v\]. Η αλγεβρική τιμή της ορμής του συστήματος είναι:

Ένα συμπαγές σώμα κινείται με κάποια ταχύτητα και όταν πέσει πάνω σε έναν ακλόνητο τοίχο και ενσωματωθεί σε αυτόν, η παραγόμενη θερμότητα είναι \[Q\]. Αν το ίδιο σώμα προσκρούσει στον ίδιο τοίχο με τη μισή ταχύτητα, τότε η θερμική ενέργεια που θα απελευθερωθεί θα είναι

Αν ένα κινούμενο σώμα συγκρουστεί μετωπικά και ελαστικά με άλλο ακίνητο πολύ μεγαλύτερης μάζας, τότε:

Σώμα μάζας \[m\] κινείται σε οριζόντια διεύθυνση με ορμή \[ \vec{ p} \] . Το σώμα διασπάται σε \[2\] κομμάτια, ένα εκ των οποίων κινείται σε διεύθυνση κάθετη προς τη διεύθυνση της \[ \vec{ p} \], έχοντας ορμή \[ \vec{p}_1 \]. Αν το άλλο τμήμα κινηθεί με ορμή \[ \vec{ p}_2 \]:

Αν μια δύναμη \[6\, Ν\] δρα σε σώμα μάζας \[2\, kg\] για \[2\, s\], το μέτρο της μεταβολής της ορμής είναι:

Μία σφαίρα προσκρούει ελαστικά και πλάγια σε έναν τοίχο με ταχύτητα μέτρου \[υ\] και διεύθυνσης που σχηματίζει γωνία \[\hat{π}\] με την κάθετη στον τοίχο. Αν \[υ'\] το μέτρο της ταχύτητας της σφαίρας μετά την κρούση και \[\hat{α}\] η γωνία που σχηματίζει η διεύθυνσή της με την κάθετη στον τοίχο θα ισχύει:

Μικρή σφαίρα, που κινείται ευθύγραμμα και ομαλά σε οριζόντιο επίπεδο, συγκρούεται ελαστικά και πλάγια με κατακόρυφο τοίχο. Στην περίπτωση αυτή:

Η μεταβολή της ορμής ενός σώματος έχει πάντα:

Σφαίρα μάζας \[m_1\] προσπίπτει με ταχύτητα \[υ_1\] σε ακίνητη σφαίρα μάζας \[m_2\], με την οποία συγκρούεται κεντρικά και ελαστικά. Μετά την κρούση η σφαίρα μάζας \[m_1\] γυρίζει πίσω με ταχύτητα μέτρου ίσου με αυτή που έχει η σφαίρα \[m_2\] μετά την κρούση. Ο λόγος των μαζών των δύο σφαιρών ισούται με:

Σφαίρα Α μάζας \[m_1\] κινείται με ταχύτητα μέτρου \[u_1\] και συγκρούεται κεντρικά και ελαστικά με ακίνητη σφαίρα Β μάζας \[m_2\]. Αν η ταχύτητα της σφαίρας Α μετά τη κρούση έχει μέτρο \[\frac{u_1}{4}\] και φορά αντίθετη της αρχικής ταχύτητας τότε το πηλίκο \[\frac{m_1}{m_2}\] των μαζών των δύο σφαιρών ισούται με:

Ένας ακοντιστής με μάζα \[Μ=60\, kg\] κινείται με ταχύτητα \[u_1= 5\, \frac{m}{s}\] και ρίχνει ένα ακόντιο μάζας \[m=4\, kg\] με ταχύτητα \[u_2'= 30\, \frac{m}{s}\] στην ίδια κατεύθυνση με την αρχική ταχύτητά κίνησής του. Αυτή του η κίνηση τι αποτέλεσμα έχει στην ταχύτητά του; Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Κρούση είναι το φαινόμενο στο οποίο: