Középiskolás fizikai feladatban valaki segítene nekem?
--Egy l = 2 m hosszú fonálingát vízszintesig kitérítünk, majd v0 kezdősebességgel elindítjuk. Az ingatest tömege m = 2 kg. Mekkora v0 kezdősebességgel kell elindítani, hogy körbemenjen a függőleges síkú körpályán?--
A megoldásban többek között alkalmazzák a munkatételt a vízszintes indulási helyzet és a körpálya felső pontja között.
m×g×l=0.5×m×v^2-0.5×m×v0^2
azaz [a körpálya legfelsőbb pontja helyzeti E-ja (Eh)] = [a körpálya legfelső pontja mozgási E-ja (Em)] - [a vízszintes, indulási helyzet mozgási E-ja (Em0)]
Eh = Em - Em0
Miért nem Em0 = Eh + Em ?
Valaki kérem magyarázza ezt el nekem, ha van egy kis ideje. (Amúgy bocsánat a körülményes és kissé esetlen megfogalmazásért, csak próbáltam viszonylag átláthatóan leírni. Ha esetleg valakinek meglenne az Ötösöm lesz fizikából c. könyv, 7. fejezet 23. feladatot idéztem.)
Mind a kettő jó.
A mit te írtál, átrendezve:
Em0 = Eh + Em ;-Em
Em0-Em = Eh ;*(-1)
Em - Em0 = -Eh
Az első képlet szerint a helyzeti energia negatív lesz a felső holtpontban.
A tiédben pozitív. Szerintem ez a logikusabb.
De miért nem egyszerűen Eh = Em0 ? És ennél nagyobbal kell indítani.
Eh = Em - Em0
Eh a nehézségi erő munkája. Mivel a test összességében felfelé mozog, a nehézségi erő meg lefelé hat, ez a munka negatív.
Em - Em0 a mozgási energia megváltozása. Mivel Em<Em0, ez az oldal is negatív. Változásokat mindig úgy "kell" (én így tanultam) felírni, hogy a későbbi állapothoz tartozó értékből vonod ki a korábbit. (Ez talán hőtannál a legfontosabb, a hőmérsékletváltozásnál.)
A munkatétel szerint az összes munka (itt Eh, pontosabban deltaEh) megegyezik a mozgási energia megváltozásával. Tehát az egyenlőség egyik oldalán a munka áll, ezért van itt Eh-ra rendezve. Szerintem.
De azt én sem értem, miért nem 0 J az Em. Tehát minimális v0 esetén deltaEh=-Em0.
Valóban mindkét gondolatmenet helyes.
Em azért nem lehet nulla, mert a felső holtpontban sem 0 a sebesség.
Amit itt Em mozgási energia formájában tárgyalnak az a valóságban forgási energiaként van jelen, tehát amiatt kell, hogy körpályán mozog a test.
A forgási energia ugye:
Ef=(1/2)*J*w^2, ahol J=m*L^2 a tehetetlenségi nyomaték és:
w=v/L és L^2-el lehet egyszerűsíteni, ezért:
Ef=(1/2)*m*v^2, ami valóban mozgási energiával egyezik, de a körpálya miatt van.
Pl. Ha csak üggőleges felfelé hajítás lenne, akkor fenn a sebesség zérus, azaz:
(1/2)*m*v0^2=m*g*L, amiből: v0=gyök(2*g*L) lenne.
A pálya kötött alakja miatt azonban v0=gyök(3*g*L) a helyes végeredmény.
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!