Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ – ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΣΜΟΙ – ΑΣΚΗΣΕΙΣ

5.1. Επιχειρήστε, αν δεν το έχετε ήδη κάνει, να απαντήσετε στα ερωτήματα που θέτει, άμεσα ή έμμεσα, το κείμενο του κεφαλαίου.

5.2. Παρατηρήστε τις εικόνες του κεφαλαίου και σχεδιάστε όλες τις δυνάμεις που ασκούνται στα σώματα που απεικονίζονται σ' αυτές και βρίσκονται σε οριζόντιο ή σε πλάγιο επίπεδο. Θεωρήστε το επίπεδο πρώτα λείο (όπου αυτό είναι εφικτό) και μετά με τριβή. Αφού σχεδιάσετε τις δυνάμεις, γράψτε τις σχέσεις για το έργο καθεμιάς.

5.3. Να συμπληρώσετε τα κενά στο παρακάτω κείμενο: "Έτσι αναγκάστηκα να βάλω λοστό κάτω από τη μεγάλη πέτρα, για να την ανασηκώσω. Ο λοστός δούλεψε σαν …………και βοήθησε αρκετά. Έσπρωξα την πέτρα μέχρι την άκρη του γκρεμού και ελάχιστα ακόμα. Το…………. επίπεδο βοήθησε στην ολίσθηση της ως το βάθος της χαράδρας. Βοήθησε το έργο του …………, ενώ αντιδρούσε το έργο της………. Η πέτρα κτύπησε σε βράχο στο τέλος της κατηφόρας με ………. ενέργεια ίση με τη ………. των δυο αυτών έργων. Αν ο γκρεμός ήταν πιο απότομος, η πέτρα θα κτύπαγε με ………. ορμή στο βράχο. Αυτό, επειδή το βοηθητικό έργο θα ήταν ……….., ενώ το "αντιδραστικό" έργο θα ήταν ……….. "

Εικόνα 5.16: Συνηθισμένες, απλές "μηχανές"

5.4. "Παίξτε" με τις μηχανές της εικ. 5.16. Εξηγήστε το ρόλο των εργαλείων με τη βοήθεια του χρυσού κανόνα της Μηχανικής.

5.5. Βρείτε τις τιμές που λείπουν: Μέγιστη ισχύς κινητήρα 110 Η.Ρ. =……kW Τριμηνιαία οικιακή ηλεκτρική κατανάλωση 1100Wh=….J Θέρμανση φαγητού 120kcal=…. J=….kWh

5.6. Προσέξτε το λογαριασμό ηλεκτρικού ρεύματος για οικιακή κατανάλωση, εικόνα 5.17. Βρείτε τα φυσικά μεγέθη που αναγράφονται, εξηγώντας τι σημαίνει καθένα από αυτά. Υπολογίστε τις τιμές τους στο S.I. (Για ό,τι δεν ξέρετε, ρωτήστε τους γύρω σας. Έτσι κι αλλιώς πρέπει να ξέρουμε τι πληρώνουμε).

Εικόνα 5.17: Λογαριασμός της Δ.Ε.Η.

5.7. Λέμε συχνά πως ο σημερινός τρόπος ζωής με τα "αφύσικα" του (την παρατεταμένη καθιστική ζωή, τη μόνιμη χρήση μεταφορικού μέσου για όλες σχεδόν τις μετακινήσεις μας, τους γαστρονομικούς πειρασμούς στους οποίους υποκύπτουμε κτλ.) προκάλεσε στις μέρες μας την εμφάνιση μιας νέας - γνωστής σε όλους μας - επιδημίας, της παχυσαρκίας. Αναλύστε ενεργειακά αυτή την άποψη.

5.8. Ποιες ενεργειακές μετατροπές βλέπετε στα συστήματα της εικ. 5.18;

Εικόνα 5.18: Ενεργειακές μετατροπές

5.9. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; α. Η ισχύς του βάρους σώματος είναι σταθερή, όσο το σώμα πέφτει κατακόρυφα. β. Ο κινητήρας αγωνιστικού αυτοκινήτου παρέχει μεγαλύτερη ισχύ από την αντίστοιχη κοινού Ι.Χ. γ. Αδυνατίζουμε, όταν καταναλώνουμε περισσότερη ενέργεια από όση παίρνουμε με τις τροφές. δ. Κατά την πτώση σώματος στον αέρα, στο μισό ύψος έχει διπλάσια ταχύτητα.

5.10. Διατηρείται η μηχανική ενέργεια στο ντεραπάρισμα (πλάγια εξολίσθηση) της μοτοσικλέτας της εικ. 5.19;

Εικόνα 5.19: Προσοχή στις στροφές. Κίνδυνος ντεραπαρίσματος…

5.11. Συμπληρώστε τα στοιχεία που λείπουν από τον παρακάτω πίνακα (που αφορά σώμα με μάζα lkg που πέφτει ελευθέρα. Το ύψος h μετριέται από το έδαφος g=10m/s2).

5.12. Να συγκρίνετε το έργο του βάρους για τις διαδρομές ΑΓ, ΔΖ της εικ. 5.20. Να κάνετε το ίδιο και για το έργο της τριβής. (Θεωρήστε ίδιο συντελεστή τριβής ολίσθησης για όλα τα επίπεδα).

Εικόνα 5.20: Συγκρίσεις έργου δυνάμεων

5.13. Για να ανεβάσουμε μια βαριά εργαστηριακή συσκευή από το πάτωμα στον πάγκο ασκήσεων μπορούμε να επιλέξουμε μια από τις παρακάτω λύσεις: α) κατακόρυφο χειρωνακτικό ανέβασμα β) κινητή τροχαλία γ) ακίνητη τροχαλία δ) ολίσθηση σε πλάγια λεία λαμαρίνα κλίσης 30°. Ποια λύση είναι συμφερότερη ενεργειακά και από άποψη μηχανικού κέρδους;

5.14. Κλιματιστικό(air condition) δωματίου έχει ισχύ εισόδου (ηλεκτρική) 21000 B.t.u./h και μέγιστη ωφέλιμη ισχύ 9000 B.t.u./h. Βρείτε τις αντίστοιχες τιμές στο S.I. Αν το κλιματιστικό εργάστηκε σε μέρα καύσωνα για 5h με τη μέγιστη ισχύ του και 7h με τη μισή της μέγιστης ισχύος του, πόσες kWh κατανάλωσε από το δίκτυο και σε τι κόστος αντιστοιχούν; (1 kWh= 25 δραχ.). Δεχτείτε σταθερή απόδοση [pic] για το κλιματιστικό.

5.15. Δικαιολογήστε τις τρεις καταστάσεις ισορροπίας (ευσταθή, ασταθή και αδιάφορη), που μάθατε στο κεφάλαιο 3, με τη βοήθεια της αρχής της ελάχιστης ενέργειας.

5.16. Γιατί επικράτησε το στιλ Φώλσμπερυ (Faulsbery) στο άλμα εις ύψος αντί του κλασικού, εικόνα 5.21;

Εικόνα 5.21: Τα δυο στυλ άλματος σε ύψος

5.17. Σώμα Σ αφήνεται από σημείο Α σε σύστημα λείων επιπέδων, εικ. 5.22. Αν ΑΒ=10cm, α) Να βρεθεί το μήκος ΓΔ, (όπου Δ το σημείο στο οποίο σταματά στιγμιαία) β) Να συγκριθούν αρχικό και τελικό ύψος από το έδαφος. Πώς εξηγείτε το αποτέλεσμά σας;

Εικόνα 5.22: Διατήρηση μηχανικής ενέργειας

5.18. Σώμα αφήνεται από σημείο Α κατηφόρας κλίσης 30°, φτάνει στη βάση της Γ και προχωρά μέχρι το σημείο Δ οριζόντιου δρόμου. Αν τα μήκη ΑΓ, ΓΔ είναι ίσα και τα δυο επίπεδα έχουν με το σώμα ίδιο συντελεστή τριβής ολίσθησης η. α) Να βρεθεί ο συντελεστής τριβής η β) Ποιο ποσοστό της αρχικής μηχανικής ενέργειας του σώματος μετατράπηκε σε έργο τριβής; γ) Να συγκριθούν τα έργα της τριβής στα δύο επίπεδα.

5.19. Τετραμελής οικογένεια (γονείς, γιος και κόρη) επιχειρεί να ζυγιστεί σε ζυγαριά μπάνιου που λειτουργεί με κατακόρυφο σκληρό ελατήριο. Πρώτος ανεβαίνει ο πατέρας και ο δείκτης φτάνει στην ένδειξη 82kp, ενώ το ελατήριο συμπιέζεται κατά 2cm. Μετά τη ζύγιση αυτή διαπιστώνεται βλάβη του δείκτη, αλλά το ελατήριο συμπεριφέρεται σωστά. Μετά το ανέβασμα των 3 υπολοίπων μελών διαπιστώνεται συμπίεση 1,5cm για τη μητέρα, 1,2cm για το γιο και 1,1cm για την κόρη. Να βρεθούν: α) η σταθερή k του ελατήριου β) πόσο ζυγίζουν τα τρία μέλη, και γ) πόσο έργο παράγεται στο ελατήριο από κάθε μέλος της οικογένειας.

5.20. Το σύστημα της εικ. 5.23 χρησιμοποιείται για το κατακόρυφο βύθισμα δοκαριών και πασσάλων στο έδαφος. Η σφύρα έχει μάζα 250kg, ανυψώνεται κατά 3m πάνω από το ανώτερο άκρο του δοκαριού και αφήνεται ελεύθερη. Αφού κτυπήσει στο δοκάρι, το βυθίζει κατά 10,5cm στο έδαφος. Η ολίσθηση της σφύρας στους οδηγούς δημιουργεί τριβή 80Ν. Να βρεθούν: α) η ταχύτητα πρόσκρουσης της σφύρας στο δοκάρι β) η μέση αντίσταση του εδάφους στο βύθισμα του δοκαριού. Δίνεται: g=10m/s2

Εικόνα 5.23: Τεχνολογική εφαρμογή της διατήρησης της ενέργειας