1. Υλικό σημείο εκτελεί α.α.τ. πλάτους \[Α\] και ενέργειας \[Ε_Τ\]. Στο παρακάτω διάγραμμα φαίνεται η δυναμική ενέργεια \[U_T\] και η κινητική ενέργεια \[Κ\] της α.α.τ. σε συνάρτηση με την απομάκρυνση του σημείου απ’ τη Θ.Ι. του. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;
2. Σε μια απλή αρμονική ταλάντωση ο ταλαντωτής: 3. Σώμα μάζας \[m\] εκτελεί α.α.τ. πλάτους \[Α\] και γωνιακής συχνότητας \[ω\]. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; 12. Ο δίσκος μάζας \[m_1\] του παρακάτω σχήματος εκτελεί α.α.τ. πλάτους \[Α_1=Δ\ell\] όπου \[Δ \ell\] η συσπείρωση του ελατηρίου στη Θ.Ι. του δίσκου. Όταν ο δίσκος βρίσκεται στην ανώτερη ακραία θέση του, τοποθετούμε σ’ αυτόν δεύτερο σώμα ίσης μάζας \[m_2=m_1\]. Το σύστημα των δύο σωμάτων εκτελεί α.α.τ. με πλάτος \[A_2\].
Α. Για τα πλάτη \[Α_1\, , \, Α_2\] ισχύει: α. \[Α_1=Α_2\]. β. \[Α_1=\frac{Α_2}{ 2 } \]. γ. \[Α_1=3Α_2\]. δ. \[Α_1=2Α_2\].
Β. Για τις μέγιστες δυναμικές ενέργειες του ελατηρίου \[U_{ελ,max,1}\, , \, U_{ελ,max,2}\] ισχύει:
α. \[U_{ελ,max,1}=U_{ελ,max,2}\].
β. \[U_{ελ,max,1}= \frac{ U_{ελ,max,2} }{ 4 }\].
γ. \[U_{ελ,max,1}=\frac{ U_{ ελ,max,2 } }{ 2 }\].
δ. \[U_{ελ,max,1}=\frac{ U_{ελ,max,2} }{ 16 }\].
15. Σε μια φθίνουσα μηχανική ταλάντωση που η δύναμη αντίστασης στην κίνηση συνδέεται με την ταχύτητα του ταλαντωτή σύμφωνα με τη σχέση \[F_{αν}=-bυ\], η περίοδος της φθίνουσας ταλάντωσης: 16. Για τους δύο απλούς αρμονικούς ταλαντωτές του παρακάτω σχήματος ισχύει \[k_2=4k_1\] και \[m_2=\frac{m_1}{4}\]. Απομακρύνουμε τα σώματα κατά τη διεύθυνση του κεκλιμένου επιπέδου προς τα κάτω και τ’ αφήνω ελεύθερα. Κατά την απομάκρυνση των σωμάτων δαπανήσαμε και στα δύο την ίδια ενέργεια.
Α. Αν τα πλάτη των α.α.τ. είναι , αντίστοιχα, ισχύει γι’ αυτά:
α. \[Α_1=Α_2\].
β. \[Α_1=2Α_2\].
γ. \[Α_1=\frac{Α_2}{2}\].
δ. \[Α_1=\frac{Α_2}{4}\]
Β. Αν και είναι οι μέγιστες ορμές που αποκτούν τα σώματα κατά τη διάρκεια των α.α.τ., ισχύει:
α. \[p_{1,max}=p_{2,max}\].
β. \[ p_{1,max}=\frac{ p_{2,max} }{ 2}\].
γ. \[p_{1,max}=2p_{2,max}\].
δ. \[p_{1,max}=4p_{2,max}\].
18. Τα σώματα \[Σ_1\], \[Σ_2\] ισορροπούν στα πάνω άκρα κατακόρυφων ιδανικών ελατηρίων σταθεράς \[k_1\, ,\, k_2\] που τα άλλα άκρα τους είναι στερεωμένα σε οριζόντιο δάπεδο. Τα σώματα έχουν ίσες μάζες. Εκτοξεύω τα δύο σώματα απ’ τις Θ.Ι. τους με κατακόρυφες ταχύτητες μέτρων \[υ_1\] και \[υ_2=\frac{υ_1}{2}\] αντίστοιχα και αυτά αρχίζουν να εκτελούν α.α.τ. Παρατηρώ ότι τη στιγμή που το \[Σ_1\] επιστρέφει στη Θ.Ι. του για 1η φορά μετά την εκτόξευση του, το \[Σ_2\] ακινητοποιείται για πρώτη φορά.Α. Για τις σταθερές των ελατηρίων \[k_1\, ,\, k_2\] ισχύει:
α. \[k_1=k_2 \sqrt{2}\].
β. \[k_1=4k_2\].
γ. \[k_1=\frac{k_2}{4}\].
δ. \[k_1=\frac{k_2}{ \sqrt{2} }\].
Β. Για τις μέγιστες επιταχύνσεις των σωμάτων \[α_{max,1}\, ,\, α_{max,2}\] ισχύει:
α. \[α_{max,1}=α_{max,2}\].
β. \[α_{max,1}=2α_{max,2}\].
γ. \[α_{max,1}=4α_{max,2}\].
δ. \[α_{max,1}=\sqrt{2} α_{max,2}\].
19. Σύστημα ελατήριο-σώμα δέχεται αντιτιθέμενη δύναμη στην κίνησή του της μορφής \[F_{αν}=-bυ\] και περιοδική δύναμη \[F=F_0\, συνωt\] με \[ω\] που μπορεί να μεταβάλλεται. Τότε: 20. Σύστημα ιδανικό ελατήριο σώμα εκτελεί εξαναγκασμένη μηχανική ταλάντωση με τη βοήθεια τροχού-διεγέρτη που στρέφεται με συχνότητα \[ f_δ \]. Η ταλάντωση γίνεται σε περιβάλλον μικρής απόσβεσης. Αρχικά ισχύει \[f_δ > f_0\]. Για να απορροφά ο ταλαντωτής ενέργεια απ’ το διεγέρτη με το βέλτιστο τρόπο, τότε πρέπει: 21. Στα κάτω άκρα ιδανικών κατακόρυφων ελατηρίων έχουν προσδεθεί σώματα μάζας \[m_1=m,\, m_2=4m\] και \[m_3=\frac m2\] αντίστοιχα. Τα πάνω άκρα των ελατηρίων στερεώνονται σε ελαστική χορδή όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Ασκώ στη χορδή κατακόρυφη περιοδική δύναμη σταθερής συχνότητας \[f_δ\]. Έτσι τα σώματα αρχίζουν να εκτελούν εξαναγκασμένες ταλαντώσεις και διαπιστώνω ότι τα σώματα με μάζες \[m_2,\, m_3\] ταλαντώνονται με μέγιστο πλάτος.
Α. Για τις συχνότητες των τριών ταλαντώσεων ισχύει: α) \[f_1 < f_2 = f_3\]. β) \[f_2=f_3 < f_1\]. γ) \[f_1 = f_2 = f_3\].
Β. Για τις σταθερές των ελατηρίων \[k_2\] και \[k_3\] ισχύει:
α) \[k_2 = 8 k_3\]. β) \[k_2 =4 k_3\]. γ) \[k_2=16 k_3\].
Γ. Αν γνωρίζω ότι \[k_1=k_2\] και αρχίζω να αυξάνω αργά τη συχνότητα της διεγείρουσας δύναμης τότε το πλάτος της ταλάντωσης του ταλαντωτή με μάζα \[m_1\] αρχικά:
α) θα αυξάνεται. β) θα μειώνεται. γ) θα μένει σταθερό.
23. Σε μια φθίνουσα μηχανική ταλάντωση η αντιτιθέμενη δύναμη δίνεται απ’ τη σχέση \[F_{αν}=-bυ\]. Σε χρονικό διάστημα \[Δt\] ο ταλαντωτής έχει διανύσει διάστημα \[s\]. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; 25. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Το έργο της δύναμης επαναφοράς είναι: 27. Τρία σώματα με ίσες μάζες \[m_1 = m_2 = m_3 = 1\, kg\] έχουν προσδεθεί στα κάτω άκρα κατακόρυφων ιδανικών ελατηρίων που τα πάνω άκρα τους στερεώνονται σε οριζόντια μεταλλική ράβδο όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Τα ελατήρια έχουν σταθερές \[k_1 = 25 \frac Nm,\, k_2=100 \frac Nm\] και \[k_3=200 \frac Nm\] αντίστοιχα. Με τη βοήθεια κατακόρυφης περιοδικής δύναμης που ασκώ στη ράβδο, εξαναγκάζω τα τρία συστήματα σε ταλάντωση. Η συχνότητα της διεγείρουσας δύναμης είναι σταθερή και ίση με \[f_δ=\frac{5}{π} Hz\], ενώ η ράβδος παραμένει συνεχώς οριζόντια. Η σταθερά απόσβεσης είναι μικρή και για τα τρία συστήματα.
Α. Για τις συχνότητες ταλάντωσης των τριών συστημάτων ισχύει:
α) \[f_3 > f_2 > f_1\]. β) \[ f_1 > f_2 > f_3\]. γ) \[ f_1 = f_2 = f_3\].
B. Για τα πλάτη ταλάντωσης των τριών συστημάτων ισχύει:
α) το Σ1 έχει το μεγαλύτερο πλάτος.
β) το Σ2 έχει το μεγαλύτερο πλάτος.
γ) το Σ3 έχει το μεγαλύτερο πλάτος.
δ) και τα τρία σώματα έχουν ίσα πλάτη.
Γ. Αν αυξήσω τη συχνότητα της διεγείρουσας δύναμης, τότε το πλάτος του σώματος Σ1:
α) θα αυξηθεί. β) θα μειωθεί. γ) θα μείνει σταθερό.
