Η στροφορμή ενός συστήματος σωμάτων δεν μεταβάλλεται όταν:
Η στροφορμή διατηρείται όταν η συνολική εξωτερική ροπή είναι μηδέν:
$$\displaystyle \Sigma \tau_{\text{εξ}} = \frac{dL}{dt} = 0$$Ένα εγκάρσιο απλό αρμονικό κύμα διαδίδεται σε ομογενές γραμμικό ελαστικό μέσο χωρίς απώλειες. Μια τυχαία χρονική στιγμή $t$ όλα τα σημεία του μέσου που ταλαντώνονται έχουν:
Όλα τα σημεία του μέσου ταλαντώνονται με την ίδια περίοδο/συχνότητα. Το πλάτος είναι ίδιο για όλα (κύμα χωρίς απώλειες).
Τα αμπερόμετρα και βολτόμετρα για εναλλασσόμενο ρεύμα δίνουν:
Τα όργανα AC μετρούν την ενεργό τιμή (rms).
Δύο σφαίρες ίδιας μάζας, με αντίθετες ταχύτητες μέτρου $\upsilon$, συγκρούονται κεντρικά και ελαστικά. Μετά την κρούση:
Σε ελαστική κρούση ίσων μαζών, ανταλλάσσονται ταχύτητες. Οι σφαίρες απομακρύνονται με ταχύτητες ίδιου μέτρου ($\upsilon$).
Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις ως Σωστό ή Λάθος:
α) Σωστό. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα παράγονται από μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.
β) Σωστό. Στον συντονισμό το πλάτος της εξαναγκασμένης ταλάντωσης γίνεται μέγιστο.
γ) Λάθος. Στην ελαστική κρούση η μηχανική ενέργεια διατηρείται.
δ) Λάθος. Ο συντελεστής αυτεπαγωγής $L$ εξαρτάται από γεωμετρία και υλικό πυρήνα, όχι από το ρεύμα.
ε) Σωστό. $\lambda = \frac{h}{p}$, αντιστρόφως ανάλογο της ορμής.
Χορδή ΟΓ μήκους $L$, με το άκρο Γ στερεωμένο σε σταθερό σημείο και το άκρο Ο ελεύθερο. Δημιουργείται στάσιμο κύμα. Για περίοδο $T_1$ εμφανίζονται 2 δεσμοί. Για περίοδο $T_2$ εμφανίζονται 3 δεσμοί. Ο λόγος $\frac{T_1}{T_2}$ είναι:
Στάσιμο κύμα σε χορδή με ελεύθερο άκρο.
Για ελεύθερο άκρο: $\displaystyle L = (2k-1)\frac{\lambda}{4}$
2 δεσμοί → $k=2$: $\displaystyle L = \frac{3\lambda_1}{4}$
3 δεσμοί → $k=3$: $\displaystyle L = \frac{5\lambda_2}{4}$
Άρα: $\displaystyle \frac{3\lambda_1}{4} = \frac{5\lambda_2}{4} \Rightarrow \frac{\lambda_1}{\lambda_2} = \frac{5}{3}$
Αλλά $T = \frac{\lambda}{v}$ (ίδια ταχύτητα):
$$\displaystyle \frac{T_1}{T_2} = \frac{\lambda_1}{\lambda_2} = \frac{5}{3}$$Δύο παράλληλοι αγωγοί (1) και (2) διαρρέονται από ρεύματα $I_1 = I$ και $I_2 = 2I$. Η απόσταση μεταξύ τους είναι $r$ και η δύναμη που ασκείται στον αγωγό (1) είναι $F_1$. Αν απομακρύνουμε τους αγωγούς κατά $d = r/2$ και διπλασιάσουμε το ρεύμα $I_2$, ο λόγος $\frac{F_1}{F_2}$ είναι:
Παράλληλοι αγωγοί.
Αρχικά: $\displaystyle F_1 = \frac{\mu_0}{2\pi} \frac{I \cdot 2I}{r} \ell = \frac{\mu_0}{\pi} \frac{I^2}{r} \ell$
Τελικά: $r' = r + \frac{r}{2} = \frac{3r}{2}$, $I_2' = 4I$
$$\displaystyle F_2 = \frac{\mu_0}{2\pi} \frac{I \cdot 4I}{3r/2} \ell = \frac{4\mu_0 I^2}{3\pi r} \ell$$ $$\displaystyle \frac{F_1}{F_2} = \frac{\mu_0 I^2/(\pi r)}{4\mu_0 I^2/(3\pi r)} = \frac{3}{4}$$Δύο ράβδοι $OA$ ($\ell_1$) και $O\Gamma$ ($\ell_2$), ίδιας μάζας $M$. Στο άκρο $A$ είναι στερεωμένη σφαίρα μάζας $m = M/2$. Το σύστημα ισορροπεί υπό γωνία $\phi$ με την κατακόρυφο. Ο λόγος $\frac{\ell_1}{\ell_2}$ είναι:
Ράβδοι σε ισορροπία.
Ισορροπία ροπών ως προς το σημείο $O$:
Ροπή βάρους ράβδου $OA$: $\displaystyle M g \frac{\ell_1}{2} \sin\phi$
Ροπή βάρους ράβδου $O\Gamma$: $\displaystyle M g \frac{\ell_2}{2} \sin\phi$
Ροπή βάρους σφαίρας: $\displaystyle \frac{M}{2} g \ell_1 \sin\phi$
Συνθήκη ισορροπίας:
$$\displaystyle M g \frac{\ell_1}{2} + \frac{M}{2} g \ell_1 = M g \frac{\ell_2}{2}$$ $$\displaystyle \frac{\ell_1}{2} + \frac{\ell_1}{2} = \frac{\ell_2}{2} \Rightarrow \ell_1 = \frac{\ell_2}{2}$$Μήκος κύματος σκεδαζόμενου φωτονίου στο φαινόμενο Compton. Δίνεται $\lambda = 8\lambda_c$, όπου $\lambda_c = \frac{h}{m_e c}$ το μήκος κύματος Compton του ηλεκτρονίου. Να βρεθεί το $\lambda'$ για γωνία σκέδασης $\phi = 180^\circ$.
Υπολογίστε τις ενέργειες των φωτονίων και την κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου σε eV. Δίνεται $m_e c^2 = 5 \times 10^5$ eV.
Στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, για μήκος κύματος $\lambda_1 = 400$ nm, η ενέργεια του φωτονίου είναι $E_1 = 3$ eV. Υπολογίστε τη συχνότητα κατωφλίου $f_0$ αν η συνάρτηση έργου είναι $\Phi = 1.4$ eV.
ή με $h = 6.4 \times 10^{-34}$ J·s:
$$\displaystyle f_0 = \frac{1.4 \times 1.6 \times 10^{-19}}{6.4 \times 10^{-34}} = 3.5 \times 10^{14} \text{ Hz}$$Για το ίδιο υλικό με $\Phi = 1.4$ eV και $\lambda_1 = 400$ nm, υπολογίστε το δυναμικό αποκοπής $V_0$.
Διάταξη αγωγού, ελατηρίου και μαγνητικού πεδίου σε κατάσταση ισορροπίας.
Να βρεθεί η χρονική εξίσωση απομάκρυνσης $x(t)$ του σώματος Σ. Δίνονται $m_1 = 0.1$ kg, $m_2 = 0.1$ kg, $k = 10$ N/m, $F = 3$ N.
Θέση ισορροπίας:
Από ισορροπία αγωγού: $F = m_2 g + T$ → $3 = 1 + T$ → $T = 2$ N
Ισορροπία Σ: $T = m_1 g + k\Delta\ell$ → $2 = 1 + 10\Delta\ell$ → $\Delta\ell = 0.1$ m
Νέα ΘΙ (χωρίς νήμα): $k\Delta\ell_0 = m_1 g$ → $\Delta\ell_0 = 0.1$ m
Πλάτος: $A = \Delta\ell + \Delta\ell_0 = 0.2$ m
Γωνιακή συχνότητα: $\omega = \sqrt{\frac{k}{m_1}} = \sqrt{\frac{10}{0.1}} = 10$ rad/s
Με $x(0) = +A$ → $\displaystyle x(t) = 0.2 \cos(10t) = 0.2 \sin\left(10t + \frac{\pi}{2}\right)$ (S.I.)
Υπολογίστε το μέτρο της επιτάχυνσης όταν $\frac{K}{E} = \frac{3}{4}$.
Περιγράψτε το είδος της κίνησης του αγωγού ΝΛ και υπολογίστε την οριακή του ταχύτητα. Δίνονται $B = 1$ T, $\ell = 1$ m, $R_{\text{ολ}} = 2\ \Omega$.
Διάταξη κυκλώματος αγωγού στην κατάσταση κίνησής του.
Ο αγωγός αρχικά δέχεται τη δύναμη $F$ και το βάρος $w$ και επιταχύνεται. Αναπτύσσεται ΗΕΔ από επαγωγή και δύναμη Laplace που αντιτίθεται στην κίνηση.
Στην οριακή ταχύτητα: $\Sigma F = 0$
$$\displaystyle F = F_L + m_2 g \Rightarrow F_L = 3 - 1 = 2 \text{ N}$$ $$\displaystyle F_L = B I \ell \Rightarrow I = \frac{F_L}{B\ell} = \frac{2}{1 \cdot 1} = 2 \text{ A}$$ $$\displaystyle \mathcal{E}_{\text{επ}} = B v_{\text{ορ}} \ell \Rightarrow I R_{\text{ολ}} = B v_{\text{ορ}} \ell$$ $$\displaystyle v_{\text{ορ}} = \frac{I R_{\text{ολ}}}{B\ell} = \frac{2 \cdot 2}{1 \cdot 1} = 4 \text{ m/s}$$Υπολογίστε το ποσοστό του έργου της δύναμης $F$ που μετατρέπεται σε θερμότητα σε χρόνο $\Delta t = 0.125$ s.
Κατεβάστε τις λύσεις