امروز شنبه 08 اردیبهشت 1403 http://tkane.cloob24.com
0
  • مسئله

یک میله با چگالی یکنواخت مطابق شکل حول محور z در حالی که مقداری منحرف شده است می چرخد، اگر جرم میله M و طول آن L0 باشد، گشتاور ماند (ممان اینرسی)را محاسبه کنید.

  • جواب

ابتدا یک المان جرم در نظر می گیریم و با توجه به فاصله آن ذره از محور دوران آن تعریف ممان اینرسی را می نویسیم.

اگر در اینجا زاویه را صفر قرار دهیم، می بینیم که همانگونه که انتظار داشتیم جواب حالت معمولیست (حالتی که منحرف نشده)

می توانیم انداره ممان اینرسی را بر حسب زاویه نیز رسم کنیم:

0
  • مسئله

یک سهمی گون با ابعاد و اندازه ای که در شکل نشان داده شده و چگالی p مفروض است.مرکز جرم در راستای محور z و ممان اینرسی حول محور D را بیابید. محور D موازی با محور z است و به اندازه r از آن فاصله دارد.

*سهمی گون حاصل دوران یک سهمی دو بعدی حول محور آن (z)است.(مطابق شکل)

  • جواب

برای چنین سوالاتی که جرم و حجم آن برای ما مجهول است ابتدا باید حجم آن را محاسبه کنیم. برای این محاسبات یک المان مثل یک دیسک با ضخامتی بسیار کم را از پاببن تا بالا حرکت می دهیم تا در نهایت نقطه ای جا نماند و حجم همه نقاط محاسبه شود.

برای این کار بعد ار بدست آوردن رابطه شعاع و ارتفاع المان حجم را همانطور که گفته شد در نظر می گیریم:

سپس برای مرکز جرم تنها محور z را محاسبه می کنیم چرا که سایر محور ها به علت تقارن مرکز جرمشان در مبدا قرار دارد. طبق رابطه مرکز جرم داریم:

و نهایتا برای پیدا کردن ممان اینرسی (گشتاور ماند)حول محور D ابتدا ممان اینرسی برای محور z را بدست می آوریم و سپس با استفاده از قضیه محور های موازی به راحتی ممان اینرسی حول محور D را می یابیم:

0

مسئله

مطابق شکل صفحه فلزی بسیار نازکی با چگالی سطحی سیگما دو حفره دایره ای شکل وجود دارد. مرکز جرم این صفحه فلزی را بیابید.

جواب

برای محاسبه مرکز جرم می توان طبق پست های قبل یک المان گرفت و به وسیله انتگرال به نتیجه رسید. البته واضح است که این روش بسیار وقت گیر است. پس در این جا فرض می کنیم که یک صفحه بدون حفره داریم که روی آن دو جسم مسطح خارجی با جرم منفی قرار دارند. اکنون به راحتی پس از محاسبه مرکز جرم اجسام به حواب می رسیم.

اگر دستگاه مختصات رو مطابق شکل در نظر بگیریم واضخ است که مرکز جرم همه اجسام (دو دایره با جرم منفی و صفحه فلزی بی حفره)روی محور x ها قرار می گیرد و مقدار فاصله مرکز جرم آنها روی محور x از مبدا برابر است با:

0
  • مسئله

یک گلوله به جرم m از ارتفاع h سقوط می کند و سپس بعد از برخورد با گوه اول به صورت موازی زمین به گوه دوم برخورد می کند و به طور قائم به سمت بالا تا ارتفاع 'h بالا می رود. همه سطوح بدون اصطکاک هستند.

الف)اگر مطابق شکل a دو گوه از هم جدا باشند نسبت ارتفاع 'h به h چقدر است؟

ب)اگر مطابق شکل b دو گوه با طناب صلبی با جرم ناچیز به هم متصل باشند نسبت ارتفاع 'h به h را بیابید؟

  • جواب

برای حل مسائل برخورد ابتدا رابطه پایستگی تکانه را می نویسیم. در این جا به علت کشسان بودن همه برخورد ها از روابط پایستگی انرژی نیز استفاده می کنیم.

قسمت a:

مطابق شکل در نقاط 1 و 2 رابطه پایستگی تکانه را می نویسیم و بین چهار نقطه از روابط پایستگی انرژی استفاده می کنیم.

'

در این حل منظور از E2 انرژی کل سیستم در زمانی است که گلوله با سرعت v1 در حال بالا آمدن است و تغییر متغیر ابتدای حل هم صرفا برای کوتاه کردن محاسبات است.

قسمت b:

lمشابه قبل در نقاط 1 و 2 رابطه پایستگی تکانه را می نویسیم و بین چهار نقطه از روابط پایستگی انرژی استفاده می کنیم. ولی در این قسمت تکانه در هر برخورد بین گلوله و دو گوه تبادل می شود. با این حال حل مسئله بسیار شبیه به قسمت قبل هست.

در این حل هم مشابه قبل منظور از E2 انرژی کل سیستم در زمانی است که گلوله با سرعت v1 در حال بالا آمدن است و تغییر متغیر ابتدای حل هم صرفا برای کوتاه کردن محاسبات است.

به نتیجه بدست آمده توجه کنید. نتیجه جالبی است.

0
  • مسئله

مطابق شکل در شرایط بدون جاذبه گلوله ای با سرعت v0 شلیک می شود و به جسمی شبیه به نیم کره برخورد می کند و سپس بعد از تغییر مسیر به نیم کره بعدی اصابت می کند و این روند ادامه می یابد. اگر جرم هر نیم کره 5 برابر گلوله باشد. حداقل چند برخورد باید انجام شود تا سرعت گلوله کمتر از یک صدم سرعت اولیه شود؟ (فرض کنید گلوله منحرف نمی شود و کاملا در نیم کره ها دور میزند و تمام مسیر بدون اتلاف انرژی طی می شود)

  • جواب

ابتدا برای برخورد اول پایستگی جرم و پایستگی انرژی می نویسیم و سپس با تعمیم روابط یک دنباله ای می سازیم که سرعت گلوله را بعد ار هر برخورد به ما بدهد و نهایتا با عدد گذاری به جواب نهایی می رسیم. (لازم به ذکر است که در محاسبه سرعت های بعد برخورد برای حل سریع تر از یک بودن ضریب بازگشت هم می توان استفاده کرد، البته روش جدیدی نیست و حاصل همین معادلات است)

0
  • مسئله

ذره ای به جرم m1 با سرعت v به ذره دیگری به جرم m2 و در حال سکون برخورد می کند. اگر این برخورد کشسان باشد، ماکسیمم زاویه پراکندگی ذره m1 را بیابید.(منبع: جلد اول فیزیک عمومی ایرودوف)

جواب

از آنجایی که برخورد کشسان است علاوه بر معادلات پایستگی تکانه در دو راستا، معادله پایستگی انرژی را هم می نویسیم. در این حل برای محاسبه ماکسیمم زاویه از مثبت بودن دلتا معادله درجه دو استفاده شده، شما می توانید از روابط مشتق هم بگیرید و برابر با صفر قرار دهید.

0
  • مسئله

گلوله ای با سرعت اولیه v در یک شاره سقوط می کند. اگر در حین سقوط برایند نیرو ها شتابی برابر با kvnبه آن بدهند.(n>2)سرعت و مکان این جسم را در هر لحظه بیابید.

 

 

جواب در ادامه.

ادامه مطلب
0
  • مسئله

مطابق شکل یک پرتابه را با زاویه آلفا نسبت به سطح شیبداری که با افق زاویه تتا می سازد با سرعت v پرتاب می کنیم. مشخص کنید این پرتابه در چه زمانی به ماکسیمم ارتفاع نسبت به سطح شیبدار می رسد؟این ارتفاع را بیابید.

جواب در ادامه مطلب.

 

ادامه مطلب
0

مسئله 

یک ذره بار دار و یک ذره بدون بار همزمان در حالی که فاصله بسیار کمی از یکدیگر دارند با بردار سرعتی برابر عمود بر میدان مغنلطیسی (B(t شلیک می شوند. فاصله این دو ذره را برحسب زمان بیابید. میدان از این رابطه بدست می آید و آلفا بسیار کوچک است.(از اثر گرانش صرف نظر کنید)

$$B(t)=B_0(1+\alpha sin(\omega_0 t))$$

جواب در ادامه.

ادامه مطلب
0

مسئله 

یک هواپیمای بزرگ با سرعت v به سمت راست حرکت می کند. پسر بچه ای می خواهد در داخل هواپیما توپی را با سرعت v0و با زاویه ای دلخواه پرتاب کند.

الف) این پسر بچه با په زاویه ای باید توپ را پرتاب کند تا از دید خودش برد بیشینه شود.

ب)این پسر بچه با په زاویه ای باید توپ را پرتاب کند تا از دید ناظری که در روی زمین قرار دارد برد بیشینه شود.

ج)نمودار پاسخ قسمت ب را رسم کنید.

د)اگر این هواپیما بلا فاصله پس از پرتاب توپ در حالت الف با همان سرعت v وارد مسیر دایره ای به شعاع R در صفحه ای موازی با صفحه سطح زمین دور بزند فاصله نقطه فرود توپ نسبت به حالت قبل چقدر تغییر می کند؟  

 جواب در ادامه.

ادامه مطلب