Δοκιμάστε τις γνώσεις σας με ερωτήσεις σχετικά με ομοιόμορφη κυκλική κίνηση και καθαρίστε τις αμφιβολίες σας με σχόλια στα ψηφίσματα.
ερώτηση 1
(Unifor) Ένα καρουσέλ περιστρέφεται ομοιόμορφα, κάνοντας μια πλήρη περιστροφή κάθε 4,0 δευτερόλεπτα. Κάθε άλογο εκτελεί ομοιόμορφη κυκλική κίνηση με συχνότητα σε rps (περιστροφή ανά δευτερόλεπτο) ίση με:
α) 8.0
β) 4.0
γ) 2.0
δ) 0,5
ε) 0,25
Σωστή εναλλακτική λύση: ε) 0,25.
Η συχνότητα (f) της κίνησης δίνεται σε μονάδες χρόνου σύμφωνα με τη διαίρεση του αριθμού των γύρων με το χρόνο που απαιτείται για την εκτέλεση τους.
Για να απαντήσετε σε αυτήν την ερώτηση, απλώς αντικαταστήστε τα δεδομένα δήλωσης στον παρακάτω τύπο.
Εάν ένας γύρος λαμβάνεται κάθε 4 δευτερόλεπτα, η συχνότητα κίνησης είναι 0,25 rps.
Δείτε επίσης: Κυκλική κίνηση
Ερώτηση 2
Ένα σώμα σε MCU μπορεί να κάνει 480 στροφές σε 120 δευτερόλεπτα γύρω από μια περιφέρεια ακτίνας 0,5 m. Με βάση αυτές τις πληροφορίες, καθορίστε:
α) συχνότητα και περίοδος.
Σωστές απαντήσεις: 4 rps και 0,25 s.
α) Η συχνότητα (f) της κίνησης δίνεται σε μονάδες χρόνου σύμφωνα με τη διαίρεση του αριθμού των γύρων με το χρόνο που απαιτείται για την εκτέλεση τους.
Η τελεία (T) αντιπροσωπεύει το χρονικό διάστημα για να επαναληφθεί η κίνηση. Η περίοδος και η συχνότητα είναι αντιστρόφως ανάλογες ποσότητες. Η σχέση μεταξύ τους δημιουργείται μέσω του τύπου:
β) γωνιακή ταχύτητα και κλιματική ταχύτητα.
Σωστές απαντήσεις: 8 rad / s και 4 Κυρία.
Το πρώτο βήμα στην απάντηση αυτής της ερώτησης είναι ο υπολογισμός της γωνιακής ταχύτητας του σώματος.
Η κλιματική και γωνιακή ταχύτητα σχετίζονται με τον ακόλουθο τύπο.
Δείτε επίσης: Γωνιακή ταχύτητα
ερώτηση 3
(UFPE) Οι τροχοί ενός ποδηλάτου έχουν ακτίνα ίση με 0,5 m και περιστρέφονται με γωνιακή ταχύτητα ίση με 5,0 rad / s. Ποια είναι η απόσταση που καλύπτεται, σε μέτρα, από αυτό το ποδήλατο σε χρονικό διάστημα 10 δευτερολέπτων.
Σωστή απάντηση: 25 μ.
Για να λύσουμε αυτήν την ερώτηση, πρέπει πρώτα να βρούμε τη βαθμιαία ταχύτητα συσχετίζοντάς την με τη γωνιακή ταχύτητα.
Γνωρίζοντας ότι η κλιματική ταχύτητα δίνεται διαιρώντας το διάστημα μετατόπισης με το χρονικό διάστημα, βρίσκουμε την απόσταση που καλύπτεται ως εξής:
Δείτε επίσης: Μέση κλιματική ταχύτητα
ερώτηση 4
(UMC) Σε μια κυκλική οριζόντια τροχιά, με ακτίνα ίση με 2 km, ένα αυτοκίνητο κινείται με σταθερή ταχύτητα, η μονάδα της οποίας είναι ίση με 72 km / h. Προσδιορίστε το μέγεθος της κεντρομόλης επιτάχυνσης του αυτοκινήτου, σε m / s2.
Σωστή απάντηση: 0,2 m / s2.
Καθώς η ερώτηση ζητά κεντρομόλο επιτάχυνση σε m / s2, το πρώτο βήμα για την επίλυσή του είναι να μετατρέψετε τις ακτίνες και τις μονάδες ταχύτητας.
Εάν η ακτίνα είναι 2 km και γνωρίζοντας ότι το 1 km είναι 1000 μέτρα, τότε το 2 km αντιστοιχεί σε 2000 μέτρα.
Για να μετατρέψετε την ταχύτητα από km / h σε m / s απλώς διαιρέστε την τιμή με 3,6.
Ο τύπος για τον υπολογισμό της κεντρομόλης επιτάχυνσης είναι:
Αντικαθιστώντας τις τιμές δήλωσης στον τύπο, βρίσκουμε επιτάχυνση.
Δείτε επίσης: κεντρομετρική επιτάχυνση
ερώτηση 5
(UFPR) Ένα σημείο με ομοιόμορφη κυκλική κίνηση περιγράφει 15 περιστροφές ανά δευτερόλεπτο σε περιφέρεια 8,0 cm σε ακτίνα. Η γωνιακή του ταχύτητα, η περίοδος και η γραμμική της ταχύτητα είναι, αντίστοιχα:
α) 20 rad / s · (1/15) δ. 280 π cm / s
β) 30 rad / s · (1/10) s; 160 π cm / s
γ) 30 π rad / s; (1/15) δ. 240 π cm / s
δ) 60 π rad / s; 15 δευτερόλεπτα; 240 π cm / s
ε) 40 π rad / s; 15 δευτερόλεπτα; 200 π cm / s
Σωστή εναλλακτική λύση: c) 30 π rad / s; (1/15) δ. 240 π cm / s.
1ο βήμα: υπολογίστε τη γωνιακή ταχύτητα εφαρμόζοντας τα δεδομένα στον τύπο.
2ο βήμα: υπολογίστε την περίοδο εφαρμόζοντας τα δεδομένα στον τύπο.
3ο βήμα: υπολογίστε τη γραμμική ταχύτητα εφαρμόζοντας τα δεδομένα στον τύπο.
ερώτηση 6
(ΟΝΕ) Σχετικά με την ομοιόμορφη κυκλική κίνηση, ελέγξτε ό, τι είναι σωστό.
01. Περίοδος είναι το χρονικό διάστημα που χρειάζεται ένα κινητό για να κάνει μια πλήρη στροφή.
02. Η συχνότητα περιστροφής δίνεται από τον αριθμό στροφών που κάνει ένα κινητό ανά μονάδα χρόνου.
04. Η απόσταση που ταξιδεύει ένα κινητό με ομοιόμορφη κυκλική κίνηση όταν κάνει μια πλήρη στροφή είναι άμεσα ανάλογη με την ακτίνα της τροχιάς του.
08. Όταν ένας rover κάνει μια ομοιόμορφη κυκλική κίνηση, μια κεντρομόλη δύναμη ενεργεί πάνω του, η οποία είναι υπεύθυνη για την αλλαγή στην κατεύθυνση της ταχύτητας του rover.
16. Το μέγεθος της κεντρομόλης επιτάχυνσης είναι άμεσα ανάλογο με την ακτίνα της τροχιάς του.
Σωστές απαντήσεις: 01, 02, 04 και 08.
01. ΣΩΣΤΟΣ Όταν χαρακτηρίζουμε την κυκλική κίνηση ως περιοδική, σημαίνει ότι μια πλήρης επανάσταση γίνεται πάντα στο ίδιο χρονικό διάστημα. Επομένως, η περίοδος είναι ο χρόνος που χρειάζεται το κινητό για να κάνει μια πλήρη στροφή.
02. ΣΩΣΤΟΣ Η συχνότητα συσχετίζει τον αριθμό των γύρων με το χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωσή τους.
Το αποτέλεσμα αντιπροσωπεύει τον αριθμό των γύρων ανά μονάδα χρόνου.
04. ΣΩΣΤΟΣ Όταν κάνετε μια πλήρη στροφή στην κυκλική κίνηση, η απόσταση που καλύπτεται από ένα κινητό είναι το μέτρο της περιφέρειας.
Επομένως, η απόσταση είναι ευθέως ανάλογη με την ακτίνα της τροχιάς της.
08. ΣΩΣΤΟΣ Σε κυκλική κίνηση, το σώμα δεν ακολουθεί τροχιά, καθώς μια δύναμη ενεργεί πάνω του, αλλάζοντας την κατεύθυνση του. Η κεντρομόλος δύναμη σας κατευθύνει προς το κέντρο.
Η κεντροπεταλική δύναμη δρα στην ταχύτητα (v) του κινητού.
16. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΟΣ. Οι δύο ποσότητες είναι αντιστρόφως ανάλογες.
Το μέγεθος της κεντρομόλης επιτάχυνσης είναι αντιστρόφως ανάλογο με την ακτίνα της τροχιάς του.
Δείτε επίσης: Περιφέρεια
ερώτηση 7
(UERJ) Η μέση απόσταση μεταξύ του Ήλιου και της Γης είναι περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Έτσι, η μέση ταχύτητα μετάφρασης της Γης σε σχέση με τον Ήλιο είναι περίπου:
α) 3 km / s
β) 30 km / s
γ) 300 km / s
δ) 3000 km / s
Σωστή εναλλακτική λύση: β) 30 km / s.
Καθώς η απάντηση πρέπει να δοθεί σε km / s, το πρώτο βήμα για τη διευκόλυνση της επίλυσης της ερώτησης είναι να τεθεί η απόσταση μεταξύ του Ήλιου και της Γης σε επιστημονική σημειογραφία.
Καθώς η τροχιά εκτελείται γύρω από τον Ήλιο, η κίνηση είναι κυκλική και η μέτρησή της δίνεται από την περίμετρο της περιφέρειας.
Η μεταφραστική κίνηση αντιστοιχεί στην τροχιά που έκανε η Γη γύρω από τον Ήλιο σε μια περίοδο περίπου 365 ημερών, δηλαδή ενός έτους.
Γνωρίζοντας ότι μια ημέρα είναι 86.400 δευτερόλεπτα, υπολογίζουμε πόσα δευτερόλεπτα υπάρχουν σε ένα χρόνο πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των ημερών.
Περνώντας αυτόν τον αριθμό σε επιστημονική σημειογραφία, έχουμε:
Η ταχύτητα μετάφρασης υπολογίζεται ως εξής:
Δείτε επίσης: Τύποι κινηματικής
ερώτηση 8
(UEMG) Σε ένα ταξίδι στον Δία, είναι επιθυμητό να χτιστεί ένα διαστημόπλοιο με περιστροφική τομή για προσομοίωση, με φυγοκεντρικά εφέ, της βαρύτητας. Το τμήμα θα έχει ακτίνα 90 μέτρων. Πόσες περιστροφές ανά λεπτό (RPM) πρέπει να έχει αυτή η ενότητα για την προσομοίωση της βαρύτητας της Γης; (θεωρήστε g = 10 m / s²).
α) 10 / π
β) 2 / π
γ) 20 / π
δ) 15 / π
Σωστή εναλλακτική λύση: α) 10 / π.
Ο υπολογισμός της κεντρομόλης επιτάχυνσης δίνεται από τον ακόλουθο τύπο:
Ο τύπος που σχετίζεται γραμμική ταχύτητα με γωνιακή ταχύτητα είναι:
Αντικαθιστώντας αυτήν τη σχέση στον κεντρομόλο τύπο επιτάχυνσης, έχουμε:
Η γωνιακή ταχύτητα δίνεται από:
Μετασχηματίζοντας τον τύπο επιτάχυνσης φτάνουμε στη σχέση:
Αντικαθιστώντας τα δεδομένα στον τύπο, βρίσκουμε τη συχνότητα ως εξής:
Αυτό το αποτέλεσμα είναι σε rps, που σημαίνει περιστροφές ανά δευτερόλεπτο. Μέσω του κανόνα των τριών βρίσκουμε το αποτέλεσμα σε περιστροφές ανά λεπτό, γνωρίζοντας ότι το 1 λεπτό έχει 60 δευτερόλεπτα.
ερώτηση 9
(FAAP) Δύο σημεία A και B βρίσκονται αντίστοιχα 10 cm και 20 cm από τον άξονα περιστροφής του τροχού ενός ομοιόμορφα κινούμενου αυτοκινήτου. Είναι δυνατόν να πούμε ότι:
α) Η περίοδος κίνησης του Α είναι μικρότερη από εκείνη του Β.
β) Η συχνότητα της κίνησης του Α είναι μεγαλύτερη από εκείνη του Β.
γ) Η γωνιακή ταχύτητα κίνησης του Β είναι μεγαλύτερη από αυτή του Α.
δ) Οι γωνιακές ταχύτητες των Α και Β είναι ίσες.
ε) Οι γραμμικές ταχύτητες των Α και Β έχουν την ίδια ένταση.
Σωστή εναλλακτική λύση: δ) Οι γωνιακές ταχύτητες των Α και Β είναι ίσες.
Τα Α και Β, αν και σε διαφορετικές αποστάσεις, βρίσκονται στον ίδιο άξονα περιστροφής.
Καθώς η περίοδος, η συχνότητα και η γωνιακή ταχύτητα περιλαμβάνουν τον αριθμό στροφών και τον χρόνο εκτέλεσης τους, για τα σημεία Α και Β, αυτές οι τιμές είναι ίσες και, επομένως, απορρίπτουμε τις εναλλακτικές λύσεις a, b και c.
Έτσι, η εναλλακτική d είναι σωστή, όπως παρατηρώντας τον τύπο γωνιακής ταχύτητας , καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι καθώς βρίσκονται στην ίδια συχνότητα, η ταχύτητα θα είναι η ίδια.
Η εναλλακτική e είναι λανθασμένη, καθώς η γραμμική ταχύτητα εξαρτάται από την ακτίνα, σύμφωνα με τον τύπο , και τα σημεία βρίσκονται σε διαφορετικές αποστάσεις, η ταχύτητα θα είναι διαφορετική.
ερώτηση 10
(UFBA) Ένας τροχός ακτίνας R1, έχει γραμμική ταχύτητα V1 σε σημεία που βρίσκονται στην επιφάνεια και γραμμική ταχύτητα V2 σε σημεία 5 cm από την επιφάνεια. είναι V1 2,5 φορές μεγαλύτερο από το V2, ποια είναι η τιμή του R1?
α) 6,3 εκ
β) 7,5 εκ
γ) 8,3 εκ
δ) 12,5 εκ
ε) 13,3 εκ
Σωστή εναλλακτική λύση: γ) 8,3 cm.
Στην επιφάνεια, έχουμε γραμμική ταχύτητα
Σε σημεία 5 cm πιο μακριά από την επιφάνεια, έχουμε
Τα σημεία βρίσκονται στον ίδιο άξονα, εξ ου και η γωνιακή ταχύτητα () είναι το ίδιο. Πώς V1 είναι 2,5 φορές μεγαλύτερο από το v2, οι ταχύτητες σχετίζονται ως εξής: