Γενικό διαγώνισμα 2010 - 2011 - Φυσική κατεύθυνσης Γ Λυκείου (2)

Γενικό διαγώνισμα 2010 - 2011

Φυσικής κατεύθυνσης Γ Λυκείου (2)

ΖΗΤΗΜΑ Δ   

Ο τροχός Σ₁ στο διπλανό σχήμα είναι συμπαγές, ομογενές σώμα μάζας Μ, ακτίνας R και ροπής αδράνειας Ι=½·Μ·R² ως προς τον άξονά του.

  Η τροχαλία Σ₁ είναι αβαρής και έχει ίδια ακτίνα R. Και τα δύο σώματα μπορούν να στρέφονται ελεύθερα χωρίς τριβές γύρω από τους άξονές τους.

Ο άξονας του τροχού Σ₁ είναι στερεωμένος με κατάλληλο αβαρή σύνδεσμο στο άκρο οριζόντιου ιδανικού ελατηρίου, που το άλλο του άκρο είναι ακλόνητο, ώστε να μπορεί να κυλάει στο δάπεδο. Η τροχαλία Σ₂ είναι στερεωμένη όπως φαίνεται στο σχήμα και οι άξονες των δύο σωμάτων βρίσκονται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο.

Γύρω από τον τροχό Σ₁ και μέσα σε λεπτό αυλάκι του έχουμε τυλίξει αρκετές φορές λεπτό μη εκτατό νήμα, που τυλίγεται ή ξετυλίγεται χωρίς να γλιστράει, περνάει πάνω από την τροχαλία και συγκρατεί σώμα Σ₃ μάζας m που είναι δεμένο στο άλλο του άκρο. Το νήμα δεν ολισθαίνει στην τροχαλία και παραμένει τεντωμένο.

Το σύστημα ισορροπεί όταν ο τροχός Σ₁ βρίσκεται στην εικονιζόμενη θέση Α. Το ελατήριο στη θέση αυτή έχει υποστεί επιμήκυνση  x.

α)     Να εξηγήσετε γιατί είναι απαραίτητη η τριβή για την ισορροπία του τροχού και να υπολογίσετε για ποιες τιμές του οριακού συντελεστή στατικής τριβής με το δάπεδο είναι δυνατή αυτή ..............................................

Του συναδέλφου Διονύση Μητρόπουλου. 
                                                Καλή   Επιτυχία   !!! 

Δείτε το διαγώνισμα με τις λύσεις από ΕΔΩ