Τεστ στο Στερεό (Επίπεδο δυσκολίας: Μέτριο)

Οι δύο τροχοί (1), (2) του παρακάτω σχήματος είναι συνδεδεμένοι με ιμάντα και στρέφονται ομαλά επιταχυνόμενοι γύρω από σταθερούς άξονες που είναι ο καθένας κάθετος στις βάσεις του κάθε δίσκου και διέρχεται απ’ το κέντρο του χωρίς ο ιμάντας να ολισθαίνει στις περιφέρειές τους. Η φορά περιστροφής του δίσκου (1) φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Για τις ακτίνες των δύο δίσκων ισχύει \[R_1=2R_2\].

Τροχός ακτίνας \[R\] εκτελεί σύνθετη κίνηση σε οριζόντιο επίπεδο. Το κέντρο μάζας του τροχού έχει οριζόντια σταθερή ταχύτητα \[υ_{cm}\] προς τα δεξιά και η γωνιακή ταχύτητα έχει τη φορά που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα και σταθερό μέτρο. Το σημείο Α του τροχού που βρίσκεται σε επαφή με το έδαφος έχει ταχύτητα \[\vec{υ}_Α\] οριζόντια προς τα αριστερά. Σε χρόνο \[Δt\] ο τροχός διαγράφει γωνία \[Δθ\] και το cm μετατοπίζεται οριζόντια κατά \[Δx_{cm}\]. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή;

Στη ράβδο ΟΑ του σχήματος ασκούνται τέσσερις ομοεπίπεδες δυνάμεις του ίδιου μέτρου. Η ράβδος μπορεί να στρέφεται γύρω από άξονα που διέρχεται από το άκρο της Ο και είναι κάθετος στο επίπεδο των δυνάμεων. Η δύναμη που η ροπή της ως προς το Ο έχει μεγαλύτερο μέτρο είναι

Να επιλέξετε τις σωστές από τις παρακάτω προτάσεις.

Η ελάχιστη τιμή της οριζόντιας δύναμης \[\vec{F}\] που πρέπει να ασκήσουμε στο υψηλότερο σημείο του τροχού (όπως φαίνεται στο σχήμα) ώστε να καταφέρει να υπερπηδήσει το εμπόδιο που έχει ύψος \[h=\frac{R}{2}\], αν ο τροχός έχει βάρος \[w\], είναι:

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το διάγραμμα της διαγραφόμενης γωνίας με το χρόνο ενός δίσκου ακτίνας \[R=2\, m\] που εκτελεί στροφική κίνηση γύρω απ’ τον σταθερό άξονα περιστροφής που διέρχεται απ’ το κέντρο του Κ και είναι κάθετος στις βάσεις του. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Στο παρακάτω σχήμα ο λεπτός ομογενής δίσκος ακτίνας \[R\] του παρακάτω σχήματος κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε οριζόντιο δάπεδο με σταθερή ταχύτητα κέντρου μάζας μέτρου \[υ_{cm}\]. Σημείο Γ του δίσκου απέχει \[r\] απ’ το κέντρο μάζας Κ του δίσκου. Αν η μέγιστη κατά μέτρο ταχύτητα του σημείου Γ του τροχού κατά την κύλισή του είναι \[υ_{max}\] και η ελάχιστη είναι \[υ_{min}\] και ισχύει \[υ_{max}-υ_{min}=1,2 υ_{cm}\] τότε η απόσταση \[r\] είναι:

Ο λεπτός ομογενής δίσκος του παρακάτω σχήματος ακτίνας \[R\] κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε οριζόντιο δάπεδο. Μια χρονική στιγμή \[t_1\] το μέτρο της ταχύτητας του δίσκου είναι \[υ_{cm}\] και το σημείο Γ της περιφέρειάς του απέχει \[d= \frac{3R }{2 }\] απ’ το δάπεδο. Τη χρονική στιγμή \[t_1\] το σημείο Γ έχει ταχύτητα μέτρου:

Τροχός εκτελεί στροφική κίνηση γύρω από σταθερό άξονα περιστροφής. Η γραφική παράσταση της γωνιακής ταχύτητας του τροχού με το χρόνο δίνεται απ’ το παρακάτω διάγραμμα. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Τροχός κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε οριζόντιο έδαφος. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Την ίδια χρονική στιγμή \[t_1\]:

Σφαίρα εκτελεί στροφική κίνηση γύρω από κατακόρυφο άξονα περιστροφής που ταυτίζεται με μια διάμετρό της. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το διάγραμμα της γωνιακής της ταχύτητας με το χρόνο. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Στην ομογενή ράβδο ΚΛ του παρακάτω σχήματος που βρίσκεται σε οριζόντιο δάπεδο ασκείται ένα ζεύγος δυνάμεων \[F_1\, ,\, F_2\] που η καθεμιά έχει μέτρο \[10\sqrt{3}\, N\]. Το μέτρο της ροπής του ζεύγους αυτής είναι \[30 \, N\cdot m\]. Το μήκος \[\ell\] της ράβδου είναι:

Σε ένα τρακτέρ οι πίσω τροχοί του έχουν ακτίνα \[R_1\] ενώ οι μπροστινοί \[R_2\] με \[R_2<R_1\]. Καθώς το τρακτέρ κινείται, οι τροχοί του εκτελούν κύλιση χωρίς ολίσθηση πάνω σε οριζόντιο έδαφος. Την ίδια χρονική στιγμή \[t_1\] τα ανώτερα σημεία των παραπάνω τροχών έχουν ταχύτητες μέτρου \[υ_{1_{αν} },\, υ_{2_{αν} }\] αντίστοιχα. Ποια απ’ τις παρακάτω σχέσεις είναι σωστή;

Το στερεό σώμα του παρακάτω σχήματος α στρέφεται γύρω από τον σταθερό άξονα \[z' z\] αντίρροπα των δεικτών του ρολογιού. Η γωνιακή ταχύτητα μεταβάλλεται με το χρόνο σύμφωνα με το παρακάτω διάγραμμα. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Το κέντρο μάζας ενός στερεού σώματος ταυτίζεται με το κέντρο βάρους του:

Κρατώντας σταθερό το άκρο Κ του μη εκτατού νήματος, αφήνουμε ελεύθερο τον ομογενή κύλινδρο κέντρου Ο του παρακάτω σχήματος και αυτός αρχίζει να κατέρχεται ενώ ταυτόχρονα περιστρέφεται ενώ το νήμα ξετυλίγεται χωρίς να ολισθαίνει στην τροχαλία. Κάποια στιγμή \[t_1\] το σημείο Α της περιφέρειας βρίσκεται πάνω στην οριζόντια διάμετρο ΑΒ ενώ το σημείο Γ της περιφέρειας είναι το κατώτερο σημείο του κυλίνδρου την ίδια στιγμή. Ο λόγος των μέτρων των ταχυτήτων \[\frac{υ_Α }{υ_Γ}\] τη χρονική στιγμή \[t_1\] είναι:

Η διπλή τροχαλία του παρακάτω σχήματος αποτελείται από δύο ομογενείς κατακόρυφους δίσκους \[(1)\, ,\, (2)\] ακτίνων \[R_1\] και \[R_2=\frac{R_1}{2}\] και μπορεί να στρέφεται χωρίς τριβές γύρω από σταθερό οριζόντιο άξονα που διέρχεται απ’ το κοινό κέντρο Κ των δύο δίσκων κάθετα στο επίπεδό τους χωρίς τριβές. Μέσω αβαρών νημάτων έχουμε κρεμάσει από την περιφέρεια του δίσκου \[(1)\] σώμα βάρους \[w_1\] και απ’ την περιφέρεια του δίσκου \[(2)\] σώμα βάρους \[w_2=6w_1\]. Αν το σύστημα διπλή τροχαλία-σώματα ισορροπεί με την βοήθεια της \[F\] και η διπλή τροχαλία αυτή έχει βάρος μέτρου \[2w_1\], τότε η δύναμη \[F_K\] που δέχεται απ’ τον άξονά της έχει μέτρο:

Στο διπλανό σχήμα φαίνεται μια ομογενής δοκός ΑΒ μήκους \[\ell=1m\] και βάρους \[50Ν\] η οποία στηρίζεται στο σημείο Ο, όπου \[(ΟΑ)=20cm\]. Ποιο είναι το μέτρο της δύναμης που πρέπει να ασκείται στο σημείο Α ώστε η δοκός να διατηρείται οριζόντια;

Η ομογενής λεία ράβδος ΚΛ του παρακάτω σχήματος έχει μήκος \[\ell\] και βάρος \[w_ρ\], το σημειακό σώμα Σ βάρος \[w_Σ=2w_ρ\] και αρχίζει να κινείται πάνω στη ράβδο και κατά τη διεύθυνσή της από το άκρο της Κ προς το άκρο της Λ υπό την επίδραση σταθερής δύναμης μέτρου \[F=w_ρ\] που σχηματίζει γωνία \[φ=30^0\] με τη διεύθυνση της ράβδου. Η ράβδος αρχίζει να ανατρέπεται όταν το σώμα Σ απέχει απ’ το άκρο Λ απόσταση:

Στερεό εκτελεί μεταβαλλόμενη στροφική κίνηση γύρω από σταθερό άξονα περιστροφής. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Η γωνιακή επιτάχυνση του στερεού σώματος:

Στερεό εκτελεί στροφική κίνηση γύρω από σταθερό άξονα περιστροφής. Η μεταβολή της γωνιακής του ταχύτητας με το χρόνο δίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Τροχός κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε οριζόντιο έδαφος και το μέτρο της ταχύτητας του κέντρου μάζας του αυξάνεται. Σε ποιο απ’ τα παρακάτω σχήματα φαίνεται το διάνυσμα της επιτάχυνσης \[\vec{α}_A\] του σημείου επαφής Α του τροχού με το έδαφος;

Ένα στερεό σώμα εκτελεί ομαλή στροφική κίνηση γύρω από σταθερό άξονα περιστροφής. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Ένα σημείο του στερεού που εκτελεί κυκλική κίνηση έχει:

Δίσκος στρέφεται γύρω από σταθερό οριζόντιο άξονα που είναι κάθετος στις βάσεις του και διέρχεται απ’ τα κέντρα τους. Ο δίσκος ξεκινά να στρέφεται την \[t=0\] με σταθερή γωνιακή επιτάχυνση \[α_{γων}=4\, \frac{m}{s^2}\]. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Σε ένα εργοτάξιο μια αβαρής σκάλα ΑΓ ισορροπεί, στηριζόμενη σε λείο κατακόρυφο τοίχο και σε οριζόντιο δάπεδο. Ένας εργάτης ανεβαίνει στη σκάλα απέχοντας από τη βάση Γ απόσταση \[x\]. Μεταξύ δαπέδου και σκάλας υπάρχει δύναμη στατικής τριβής. Για το χρονικό διάστημα που υπάρχει ισορροπία, η δύναμη της στατικής τριβής είναι

Στον ομογενή ακίνητο κύλινδρο του παρακάτω σχήματος έχουμε τυλίξει λεπτό και μη εκτατό νήμα. Τραβώντας το άκρο Α του νήματος ο κύλινδρος αρχίζει να κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει και το κέντρο μάζας του κυλίνδρου αποκτά επιτάχυνση μέτρου \[α_{cm}\]. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Το ελεύθερο άκρο Α του νήματος έχει επιτάχυνση μέτρου:

Η διπλή τροχαλία του παρακάτω σχήματος αποτελείται από δύο ομόκεντρους ομογενείς ομογενείς δίσκους \[(1)\, , \, (2)\] ακτίνων \[R_1\, ,\, R_2=\frac{R_1}{2}\] και μπορεί να στρέφεται χωρίς τριβές γύρω από σταθερό οριζόντιο άξονα που διέρχεται από το κοινό κέντρο Κ των δύο δίσκων και είναι κάθετος στο επίπεδό τους. Απ’ την περιφέρεια του κάθε δίσκου έχουμε κρεμάσει μέσω αβαρών νημάτων ένα σώμα μάζας \[m_1\] απ’ την περιφέρεια του δίσκου \[(1)\] και ένα σώμα μάζας \[m_2\] απ’ την περιφέρεια του δίσκου \[(2)\]. Για να ισορροπεί το σύστημα διπλή τροχαλία-σώματα πρέπει ο λόγος των βαρών \[\frac{w_1 }{ w_2 }\] να ισούται με:

Ο ομογενής τροχός ακτίνας \[R\] του παρακάτω σχήματος κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε οριζόντιο επίπεδο με σταθερή γωνιακή ταχύτητα \[\vec{ω}\] και το κέντρο μάζας του έχει σταθερή ταχύτητα \[\vec{υ}_{cm}\] ενώ ένα σημείο Ζ που απέχει \[r\] απ’ το κέντρο Κ του τροχού έχει γραμμική ταχύτητα \[\vec{υ}_{γρ_Ζ }\]. Σύμφωνα με την αρχή της επαλληλίας των κινήσεων η ταχύτητα του σημείου Ζ είναι:

Να επιλέξετε τις σωστές από τις προτάσεις που ακολουθούν.

Σε λεπτό ομογενή κύλινδρο κέντρου Κ έχουμε δημιουργήσει κυκλικό αυλάκι ίδιου κέντρου Κ και ακτίνας \[\frac{R}{2}\]. Γύρω απ’ το αυλάκι έχουμε τυλίξει μεγάλου μήκους νήμα. Η τροχαλία έχει ακτίνα \[r=\frac{R}{3}\] και μπορεί να στρέφεται γύρω από άξονα που είναι κάθετη στο επίπεδό της και περνά απ’ το κέντρο της. Την \[t=0\] αφήνουμε το σύστημα ελεύθερο και το σώμα Σ αρχίζει να κατέρχεται, ο κύλινδρος αρχίζει να κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει και η τροχαλία αρχίζει να περιστρέφεται. Οι επιταχύνσεις και οι γωνιακές επιταχύνσεις των σωμάτων μένουν σταθερές. Αν σε χρόνο \[Δt\] ο κύλινδρος έχει εκτελέσει \[Ν_1\] περιστροφές στον ίδιο χρόνο η τροχαλία έχει εκτελέσει \[N_2\] περιστροφές και ισχύει: