Physics problems for exams at Greek universities

Στο σχήμα η σανίδα που στηρίζεται στους δύο κυλίνδρους είναι οριζόντια. Τραβάμε τη σανίδα προς τα δεξιά έτσι ώστε το κέντρο του μικρότερου κυλίνδρου να κινείται με σταθερή ταχύτητα v. Η τριβή είναι αρκετά μεγάλη ώστε να αποτρέπει την ολίσθηση σε όλες τις επιφάνειες. Να βρείτε: α) Αν οι δύο κύλινδροι θα πλησιάσουν ο ένας τον άλλον, θα απομακρυνθούν ή θα διατηρήσουν σταθερή τη μεταξύ τους απόσταση. β) Το λόγο των επιταχύνσεων των σημείων επαφής των δύο κυλίνδρων με τη σανίδα. γ) Αν η σανίδα μετατοπιστεί κατά 2π R πόσες περιστροφές θα έχει κάνει κάθε κύλινδρος; Απάντηση σε pdf:    Απάντηση σε word:

[Μια ομογενής σφαίρα μόνη της, προφανώς, δεν μπορεί να ισορροπήσει σε πλάγιο επίπεδο. Δύο όμως ;] Δύο ομογενείς σφαίρες Α και Β έχουν τοποθετηθεί πάνω σε ένα πλάγιο επίπεδο έτσι ώστε να εφάπτονται μεταξύ τους. Παρατηρούμε ότι παραμένουν σε ισορροπία. Οι ακτίνες των δύο σφαιρών είναι ίσες. Ποια σφαίρα έχει μεγαλύτερη μάζα;  Απάντηση σε pdf:    Απάντηση σε word:

[Ο σημαντικός ρόλος της δύναμης   του ελατηρίου στο σημείο στήριξής του.] Ένας τροχός μπορεί να περιστρέφεται ελεύθερα σε κατακόρυφο επίπεδο, γύρω από ακλόνητο κεντρικό οριζόντιο άξονα, χωρίς τριβή. Υπάρχει μια οριζόντια ελαφριά ράβδος στερεωμένη στον τροχό κάτω από τον άξονα σε απόσταση d από αυτόν και ένα μικρός δακτύλιος μάζας m που μπορεί να ολισθαίνει κατά μήκος της ράβδου χωρίς τριβή. Ο δακτύλιος συνδέεται με ένα ελαφρύ ελατήριο. Το άλλο άκρο του ελατηρίου στερεώνεται στο χείλος του τροχού, όπως φαίνεται στο σχήμα. Αρχικά ο δακτύλιος  ισορροπεί στο κέντρο της ράβδου και το ελατήριο έχει το φυσικό του μήκος. Κρατάμε τον τροχό ώστε η ράβδος να παραμείνει οριζόντια, μετακινούμε προς τα δεξιά τον δακτύλιο και το ελατήριο συμπιέζεται. Κάποια στιγμή ελευθερώνουμε ταυτόχρονα τον τροχό και τον δακτύλιο.   α) Είναι δυνατόν ο τροχός να μην περιστρέφεται καθώς ο δακτύλιος εκτελεί α.α.τ. στη ράβδο; β) Βρείτε την τιμή της σταθεράς ελατηρίου k ώστε η κατάσταση που περιγράφεται σ...

[Εφαρμογή της Α.Δ.Ε όταν ο κουβάς αφήνεται ελεύθερος να κατέβει.] Χρησιμοποιήστε την αρχή διατήρησης της ενέργειας   για να υπολογίσετε τη γωνιακή ταχύτητα της τροχαλίας που φαίνεται στο σχήμα, τη στιγμή που ο κάδος μάζας m = 3 kg έχει κατέλθει κατά h = 3 m, ξεκινώντας από την ηρεμία. Θεωρείστε αμελητέα τη μάζα του σχοινιού που είναι προσαρτημένο στον κάδο και τυλιγμένο πολλές φορές γύρω από την τροχαλία και ότι δεν γλιστρά καθώς ξετυλίγεται. Η τροχαλία περιστρέφεται χωρίς τριβές. Δίνεται η μάζα Μ = 4 kg , η ακτίνα R = 0,6 m και η ροπή αδράνειας I = MR 2 /2 της   τροχαλίας καθώς και ότι η επιτάχυνση βαρύτητας ισούται με g = 10 m / s 2 .  Απάντηση:

Από ένα ψύκτη νερού εκτινάσσεται νερό σε ύψος h = 12 cm πάνω από ένα ακροφύσιο διαμέτρου D 2 =   0,60 cm . Η αντλία που βρίσκεται στη βάση της συσκευής (Η = 1,1 m κάτω από το ακροφύσιο) ωθεί το νερό σε σωλήνα τροφοδοσίας σταθερής διαμέτρου D 1 = 1,2 cm , που καταλήγει στο ακροφύσιο.  α) Με πόση πίεση εισάγει η αντλία το νερό στο σωλήνα τροφοδοσίας; Δίνονται η επιτάχυνση βαρύτητας g = 10 m / s 2 , η ατμοσφαιρική πίεση Ρ = 10 5 N / m 2 και η πυκνότητα του νερού ρ = 10 3 kg / m 3 . β) Μπορείτε με τα παραπάνω δεδομένα να υπολογίσετε την ισχύ της αντλίας του ψύκτη; Αιτιολογείστε την απάντησή σας. Να μη λάβετε υπόψη το ιξώδες του νερού και τις τριβές με τα τοιχώματα του σωλήνα. Πηγή : PHYSICS PRINCIPLES WITH APPLICATIONS DOUGLAS C. GIANCOLI               Απάντηση:

Νερό ρέει από τον οριζόντιο σωλήνα μεγαλύτερης διαμέτρου, ίσης με 20 cm, προς τον στενότερο σωλήνα διαμέτρου από 5 έως 10 cm. Το οριζόντιο τμήμα του στενότερου σωλήνα βρίσκεται 2 μέτρα υψηλότερα από τον φαρδύτερο, όπως στην εικόνα. Εάν το νερό ρέει στον μεγαλύτερο σωλήνα με ταχύτητα 4 m / s, α) Με ποια ταχύτητα ρέει στον μικρότερο σωλήνα; α ) 2 m/s    β ) 8 m/s    γ) 14 m / s    δ) 20   m / s Επιλέξτε την επιτρεπτή τιμή της ζητούμενης ταχύτητας. β) Αυξάνεται ή μειώνεται κατά την άνοδο του νερού ή στατική πίεση; Απάντηση: α) Σωστό είναι το δ. Θεωρούμε δύο διατομές, μία στο φαρδύ σωλήνα και μια στον στενό. Τα εμβαδά  τους είναι αντίστοιχα  Α 1 = π( D 1 /2) 2 και Α 2 = π( D 2 /2) 2. . Εφαρμόζουμε την εξίσωση της συνέχειας:                           π(δ 1 /2) 2 υ 1 = π(δ 2 /2) 2 υ 2   →  δ 2 2 = υ 1 δ 1 2 /υ...

[ Όπου τα μόρια ενός υγρού οδηγούνται ακτινικά προς ένα κέντρο απορροής – Ένα θέμα Β πρωτότυπο και απλό. ] Μια επίπεδη οριζόντια επιφάνεια έχει μια μικρή οπή στο κέντρο της. Μια κυκλική γυάλινη πλάκα ακτίνας R τοποθετείται συμμετρικά πάνω από την οπή με ένα μικρό διάκενο h να παραμένει μεταξύ της πλάκας και της επιφάνειας. Ένα υγρό εισέρχεται στο διάκενο συμμετρικά από όλες τις πλευρές και αφού ταξιδεύει ακτινικά διαμέσου του διακένου τελικά καταλήγει στην οπή απ’ όπου εξέρχεται. Η παροχή όγκου του υγρού που βγαίνει από την οπή είναι Π (σε m 3 / s ). α) Αν η ταχύτητα ροής ακριβώς κάτω από την περιφέρεια της κυκλικής πλάκας είναι υ 0 ,  να βρείτε  την ταχύτητα (V x )  ροής μέσα στο διάκενο σε απόσταση x (βλέπε εικόνα) από το κέντρο της οπής. β) Ποια σχέση συνδέει τη  V x με τα μεγέθη Π, h και x; Να θεωρήσετε τη ροή του υγρού προς την οπή, μόνιμη και στρωτή. Απάντηση: