Τεστ στο Στερεό (Επίπεδο δυσκολίας: Δύσκολο)

Η ράβδος ΑΒ είναι ομογενής, έχει βάρος \[w\] και ισορροπεί όπως φαίνεται στο σχήμα.

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

Στην επιφάνεια ενός κυλίνδρου έχει τυλιχθεί ένα νήμα. Ο κύλινδρος στηρίζεται πάνω σε λείο κεκλιμένο επίπεδο ενώ το νήμα που είναι παράλληλο σε αυτό έχει το άλλο άκρο του δεμένο σε ακλόνητο στήριγμα.

Μια αβαρής ράβδος ΟΑ μήκους \[\ell\] είναι αρθρωμένη σε κατακόρυφο τοίχο και μπορεί να περιστρέφεται σε κατακόρυφο επίπεδο γύρω από οριζόντιο άξονα που περνά από το άκρο της Ο. Στη ράβδο ασκούνται δυο δυνάμεις \[\vec{F}_1\] και \[\vec{F}_2\] και ισορροπεί όπως φαίνεται στο σχήμα

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;

Τροχός ακτίνας \[R\] κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει πάνω σε οριζόντιο έδαφος. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές;

Ράβδος την \[t=0\] αρχίζει να στρέφεται γύρω από σταθερό άξονα περιστροφής. Ο ρυθμός μεταβολής της γωνιακής ταχύτητάς της είναι σταθερός και ομόρροπος της γωνιακής της ταχύτητας. Ποια απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Ο αριθμός των περιστροφών που έχει εκτελέσει η ράβδος μέχρι τη χρονική στιγμή \[t\] είναι ανάλογος του:

Ο ομογενής τροχός ακτίνας \[R\] του παρακάτω σχήματος κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε οριζόντιο έδαφος. Απ’ τη χρονική στιγμή \[0\] ως τη στιγμή \[t_1\] το cm έχει διανύσει απόσταση \[x_1\] και ο τροχός έχει στραφεί κατά γωνία \[Δθ_1\]. Τη στιγμή \[t_1\] ο τροχός έχει ταχύτητα μεταφορικής κίνησης μέτρου \[υ_{1_{cm} }\], επιτάχυνση μέτρου \[α_{1_{cm} }\] ενώ ταυτόχρονα έχει γωνιακή ταχύτητα \[ω_1\] και γωνιακή επιτάχυνση μέτρου \[α_{γων_1 }\] ενώ η γραμμική ταχύτητα του σημείου Ζ την ίδια στιγμή έχει μέτρο \[υ_{γρ_{1_Ζ }}\] και επιτρόχια επιτάχυνση λόγω της στροφικής κίνησης του τροχού \[α_{επ_{1_Ζ }}\]. Ποιες απ’ τις παρακάτω σχέσεις είναι σωστές;

Στερεό εκτελεί στροφική κίνηση γύρω από σταθερό άξονα περιστροφής. Η γωνιακή ταχύτητα του στερεού μεταβάλλεται με το χρόνο όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Ο ομογενής ακίνητος δίσκος ακτίνας \[R\] του παρακάτω σχήματος έχει μικρό αυλάκι ακτίνας \[\frac R2\] στο οποίο έχουμε τυλίξει πολλές φορές λεπτό μη εκτατό νήμα στο άκρο Α του οποίου ασκούμε δύναμη έτσι ώστε ο τροχός αρχίζει να κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει. Τη χρονική στιγμή \[t_1\] το κέντρο μάζας του τροχού έχει ταχύτητα \[υ_{cm}\]. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Το ελεύθερο άκρο Α του νήματος έχει ταχύτητα μέτρου:

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 \[w_2=6w_1\]. Για να ισορροπεί το σύστημα διπλή τροχαλία-σώματα πρέπει να ασκώ στο σώμα μάζας \[m_1\] δύναμη \[F\]:

Στερεό σώμα στρέφεται γύρω από σταθερό άξονα περιστροφής εκτελώντας ομαλά μεταβαλλόμενη κίνηση. Για την κυκλική κίνηση ενός κινούμενου σημείου του στερεού σώματος, ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Σε ένα στερεό σώμα που έχει τη δυνατότητα να στρέφεται γύρω από σταθερό άξονα \[z'z\] ασκείται δύναμη \[\vec{F}\]. Αν το σημείο εφαρμογής της δύναμης \[\vec{F}\] μετατοπίζεται πάνω στο φορέα της, τότε η ροπή της ως προς τον άξονα \[z'z\]

Επιλέξτε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές. Η ροπή μιας δύναμης ως προς άξονα περιστροφής

Τροχός στρέφεται γύρω από σταθερό κατακόρυφο άξονα που είναι κάθετος στις βάσεις του και διέρχεται απ’ τα κέντρα τους. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Αν \[r_B=2r_A\], ο λόγος των μέτρων των γραμμικών ταχυτήτων \[υ_{γρ_Α }\] προς \[υ_{γρ_Β }\] είναι:

Τα σώματα \[Σ_1\] και \[Σ_2\] κρέμονται μέσω διαφορετικών αβαρών νημάτων από μια διπλή τροχαλία όπως φαίνεται στο σχήμα και παραμένουν ακίνητα. Αν είναι \[R_1=\frac{R_2}{2}\], για τις μάζες \[m_1\] και \[m_2\] των σωμάτων \[Σ_1\] και \[Σ_2\], ισχύει η σχέση:

Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή; Σε έναν κύβο το κέντρο μάζας του ταυτίζεται με το σημείο τομής των διαγωνίων του. Αυτό σημαίνει ότι:

Ομογενής τροχός ακτίνας \[R\] κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει κατεβαίνοντας σε κεκλιμένο επίπεδο με σταθερή επιτάχυνση μέτρου \[α_{cm}\] και σταθερή γωνιακή επιτάχυνση μέτρου \[α_{γων}\]. Ποια απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή;

Οι δύο ομογενείς ίδιες ράβδοι \[(1)\, , \, (2)\] έχουν μήκος \[\ell\] η καθεμιά και μάζα \[m\] ενώ το σημειακό σφαιρίδιο Σ έχει μάζα και αυτό \[m\]. Οι δύο ράβδοι είναι κολλημένες στο σημείο Β ενώ το σύστημά τους είναι αρθρωμένο απ’ το άκρο Α της ράβδου \[(1)\] και μπορεί να στρέφεται χωρίς τριβές γύρω απ’ αυτό σε κατακόρυφο επίπεδο. Η επιτάχυνση της βαρύτητας έχει μέτρο \[g\]. Για να ισορροπεί το σύστημα ράβδοι-σώμα ασκώ στο σημείο Β ασκώ στο σημείο Β κατακόρυφη δύναμη \[F\] όπως φαίνεται στο σχήμα. Η δύναμη \[F_A\] που δέχεται η ράβδος \[(1)\] απ’ την άρθρωση Α έχει μέτρο:

Ο ομογενής τροχός ακτίνας \[R\] του παρακάτω σχήματος κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε οριζόντιο έδαφος. Το κέντρο μάζας του τροχού κινείται προς τα δεξιά και η γωνιακή του ταχύτητα είναι σταθερή και έχει μέτρο \[ω\]. Σημείο Β του τροχού βρίσκεται κάποια στιγμή στην κατακόρυφη διάμετρό του και απέχει απ’ το έδαφος απόσταση \[\frac{R}{3}\]. Η ταχύτητα του σημείου Β τότε έχει:

Η ράβδος ΚΛ είναι αρθρωμένη στο σημείο Κ σε κατακόρυφο τοίχο και δεμένη με ένα νήμα στο σημείο Ν και ισορροπεί. Ζητήθηκε από τρεις μαθητές (α), (β) και (γ) να σχεδιάσουν τη δύναμη της άρθρωσης και αυτοί σχεδίασαν αντίστοιχα τις δυνάμεις: α. \[\vec{F}_1\] β. \[\vec{F}_2\] γ. \[\vec{F}_3\]. Εσείς με ποια άποψη συμφωνείτε;

Σφαιρίδιο εκτελεί κυκλική κίνηση σταθερής ακτίνας \[R\] και η αλγεβρική τιμή της στροφορμής του μεταβάλλεται με το χρόνο όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Από \[0\] ως \[t_1\] το μέτρο της συνισταμένης ροπής που δέχεται το σφαιρίδιο ως προς τον άξονα περιστροφής του είναι \[Στ_1\] ενώ απ’ την \[t_1\] ως την \[t_2\] είναι \[Στ_2\]. Αντίστοιχα οι επιτρόχιες επιταχύνσεις του σφαιριδίου στα δύο παραπάνω χρονικά διαστήματα έχουν μέτρο \[α_1\, , \, α_2\]. Για τα παραπάνω μεγέθη ισχύουν:

Στο παρακάτω διάγραμμα φαίνεται η μεταβολή της διαγραφόμενης γωνίας (γωνιακής μετατόπισης) με το χρόνο μιας ράβδου που στρέφεται γύρω από σταθερό άξονα περιστροφής. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ένα στερεό σώμα που αρχικά είναι ακίνητο έχει τη δυνατότητα να περιστρέφεται γύρω από το σταθερό (ακλόνητο) κατακόρυφο άξονα \[z’z\]. Στο στερεό ασκείται οριζόντια δύναμη \[\vec{F}\] που απέχει απόσταση \[R\] από τον άξονα \[z'z\], όπως φαίνεται στο σχήμα.

Ομογενής τροχός ακτίνας \[R\] κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε επίπεδο έδαφος. Αν σε χρόνο \[Δt\] το κέντρο μάζας του τροχού έχει διανύσει διάστημα \[x_{cm}\] και ο τροχός έχει στραφεί κατά \[Δθ\], ποια από τις παρακάτω σχέσεις είναι σωστή;

Στερεό σώμα την \[t=t_1\] έχει γωνιακή ταχύτητα \[ω_1\] και τη στιγμή αυτή το μέτρο της γωνιακής του ταχύτητας αρχίζει να αυξάνεται με σταθερό ρυθμό που έχει μέτρο \[α_{γων}\]. Τη χρονική στιγμή \[t_2=t_1+Δt\] η γωνιακή ταχύτητα του στερεού γίνεται \[ω_2\]. Η γωνία \[Δθ\] που έχει στραφεί το στερεό στο χρονικό διάστημα \[Δt\] είναι:

Ο ομογενής τροχός ακτίνας \[R\] του παρακάτω σχήματος αρχίζει να κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει την \[t=0\] σε οριζόντιο έδαφος και η επιτάχυνση του κέντρου μάζας του είναι σταθερή. Μια χρονική στιγμή \[t_1\] η γωνιακή ταχύτητα του τροχού έχει μέτρο \[ω_1\] και η ταχύτητα του κέντρου μάζας του τροχού έχει μέτρο \[υ_{1_{cm}}\] και έχει τη φορά που φαίνεται στο σχήμα. Τα σημεία Γ και Δ είναι τα άκρα της οριζόντιας διαμέτρου του τροχού. Ποιες απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές;

Ομογενής τροχός ακτίνας \[R\] κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει και το κέντρο μάζας του έχει σταθερή ταχύτητα. Δύο σημεία Β, Γ απέχουν απ’ το κέντρο του τροχού αποστάσεις \[\frac{R}{2}\] και \[\frac{R}{8}\] αντίστοιχα και βρίσκονται πάνω στην ίδια διάμετρο του τροχού. Τη στιγμή που η διάμετρος αυτή γίνεται οριζόντια ο λόγος των μέτρων των ταχυτήτων \[\frac{υ_Γ}{υ_Β}\] την ίδια στιγμή είναι:

Τροχός στρέφεται γύρω από σταθερό άξονα. Η γωνιακή ταχύτητα του τροχού μεταβάλλεται με το χρόνο όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;

Ο ομογενής τροχός ακτίνας \[R\] του παρακάτω σχήματος κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει πάνω σε οριζόντιο δάπεδο με σταθερή ταχύτητα κέντρου μάζας \[υ_{cm}\]. Το σημείο Γ που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα έχει ταχύτητα μέτρου: