Physics problems for exams at Greek universities

"Το επαγωγικό ρεύμα σε κυκλικό αγώγιμο βρόχο, εντός ομαλά μεταβαλλόμενου Μ.Π., εξαρτάται μόνο από τη μάζα και από τη φύση του υλικού του" Τα δύο χάλκινα δακτυλίδια στα σχήματα α και β, με διαφορετικές διαμέτρους D 1 και D 2 και διαφορετικές διατομές Α 1 και Α 2 , έχουν ίδια μάζα m . Το καθένα βρίσκεται μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο με την επιφάνειά του κάθετη προς τις δυναμικές του γραμμές. Αν η ένταση κάθε μαγνητικού πεδίου μεταβάλλεται με σταθερό ρυθμό έτσι ώστε dB 1 / dt = dB 2 / dt = λ, σε ποιο δακτυλίδι αναπτύσσεται μεγαλύτερο επαγωγικό ρεύμα; Δίνεται ότι η ωμική αντίσταση ενός ομογενούς αγωγού σταθερής διατομής παρέχεται από τη σχέση R = ρℓ/Α, όπου ρ η ειδική αντίστασή του, ℓ το μήκος του και Α η διατομή του. Απάντηση: Από το νόμο του Faraday ισχύει:                         Ε επ = - d Φ /dt = - d(BS)/dt = -S·dB/dt → Ε επ = -S· λ      (1) Το ρεύμα που διαρρέει κάθε δακτυλίδι είναι i επ ...

Ερώτηση μαθητή:  "Σε μια θέση που χαρακτηρίζεται από γωνία φ, η μαγνητική ροή στο πλαίσιο προέρχεται εν μέρει από το εξωτερικό πεδίο με σταθερή ένταση Β και εν μέρει από το μαγνητικό πεδίο του επαγόμενου ρεύματος. Γιατί στο νόμο της επαγωγής του Faraday δεν λαμβάνουμε υπόψη και τη μαγνητική ροή του επαγόμενου ρεύματος;" Απάντηση: Η απορία είναι αρκετά βάσιμη. Πράγματι, αν έχουμε ένα κλειστό πλαίσιο (κύκλωμα) με μια συνολική αντίσταση R μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο B, τότε υπάρχει μαγνητική ροή μέσω του πλαισίου. Αν με κάποιο τρόπο: μεταβολή της έντασης του Μ.Π., μεταβολή του σχήματος του πλαισίου ή περιστροφή του γύρω από άξονα, μεταβάλλουμε τη μαγνητική ροή που το διαρρέει, τότε θα εμφανιστεί ΗΕΔ από επαγωγή στο πλαίσιο. Ας επιλέξουμε τον τρίτο τρόπο μεταβολής της ροής, που απεικονίζεται στο παραπάνω σχήμα και που είναι και ο πιο ενδιαφέρων από πλευράς εφαρμογών.   Έστω ότι το πλαίσιο βρίσκεται μέσα σε οριζόντιο ομογενές μαγνητικό πεδίο με το επίπεδό του αρχικά κάθετο στις ...

Είναι ίσως η πιο “μπερδευτική” ερώτηση που έχει μπει σε εισαγωγικές εξετάσεις· συγκεκριμένα, στις εξετάσεις του JEE Advance , που θεωρείται διεθνώς ως μία από τις πιο δύσκολες και αντικειμενικές εξετάσεις εισαγωγής (1) σε προπτυχιακά προγράμματα διαφόρων κολεγίων και ανωτάτων σχολών στην Ινδία (2) .  Τι είναι πιο εύκολο, να σπρώξουμε ένα σώμα ή να το τραβήξουμε; Η ερώτηση είναι, βασικά, απλή και οποιοσδήποτε χωρίς πολλές γνώσεις φυσικής μπορεί να την απαντήσει, προκάλεσε όμως πονοκέφαλο στους υποψήφιους. Ας δούμε μια απάντηση: Ας υποθέσουμε ότι το αντικείμενο που πρέπει να τραβηχτεί (ή να σπρωχτεί) είναι μικρότερο από εσάς και ισορροπεί σε επίπεδο έδαφος ... Στην περίπτωση αυτή, είναι ευκολότερο να τραβήξετε το αντικείμενο. Επεξήγηση : Όταν πιέζετε, υπάρχει μια κατακόρυφη συνιστώσα της δύναμής σας, η οποία προστίθεται στο βάρος του σώματος και ως εκ τούτου υπάρχει περισσότερη τριβή (εικ.1). Όταν τραβάτε, η κατακόρυφη αυτή συνιστώσα της δύναμης είναι αντίρροπη με το βάρος του σώμ...

Ο σφόνδυλος είναι μια μάζα, περιστρεφόμενη γύρω από ακλόνητο άξονα, η οποία  μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια με μηχανικό τρόπο, υπό τη μορφή κινητικής ενέργειας λόγω περιστροφής.  Σήμερα, συνδυάζεται με μια ηλεκτρική συσκευή, που μπορεί να λειτουργεί άλλοτε ως κινητήρας και άλλοτε ως γεννήτρια. Όταν η ηλεκτρική συσκευή λειτουργεί ως κινητήρας, θέτει σε περιστροφή τον σφόνδυλο και όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται αυτός, τόσο περισσότερη ενέργεια αποθηκεύει. Ο σφόνδυλος, δηλαδή, λειτουργεί ως μια μηχανική μπαταρία. Όταν υπάρχει ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας, τότε η αποθηκευμένη μηχανική ενέργεια μετατρέπεται ξανά σε ηλεκτρική, μέσω της ηλεκτρικής συσκευής, η οποία αυτή τη φορά λειτουργεί ως γεννήτρια που παράγει ηλεκτρική ισχύ. Για τη μείωση των ενεργειακών απωλειών τα άκρα του άξονα περιστροφής στερεώνονται ακλόνητα σε μαγνητικά στηρίγματα και ο όλος μηχανισμός (σφόνδυλος και ηλεκτρική  συσκευή) τοποθετείται μέσα σε ένα θάλαμο υπό κενό. Έτσι η ενεργειακή απόδοση της διάταξης μπο...