Φυσική1 Ενημέρωση Η διδασκαλία του μαθήματος, πολλά από τα σχήματα και όλες οι ασκήσεις προέρχονται από το βιβλίο: «Πανεπιστημιακή Φυσική» του Hugh Young.

Παρουσίαση με θέμα: "Φυσική1 Ενημέρωση Η διδασκαλία του μαθήματος, πολλά από τα σχήματα και όλες οι ασκήσεις προέρχονται από το βιβλίο: «Πανεπιστημιακή Φυσική» του Hugh Young."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Φυσική1 Ενημέρωση Η διδασκαλία του μαθήματος, πολλά από τα σχήματα και όλες οι ασκήσεις προέρχονται από το βιβλίο: «Πανεπιστημιακή Φυσική» του Hugh Young των Εκδόσεων Παπαζήση, οι οποίες μας επέτρεψαν τη χρήση των σχετικών σχημάτων και ασκήσεων

2 Φυσική2 ΣΥΝΟΨΗ 1 ου Μαθήματος 1m, 1sec, 1kg (S.I. - 1960) Ακρίβεια & σημαντικά ψηφεία 8.1 + 0.1 8.1 + 10%  8.1 + 0.81 8.12432 + 0.1  8. 02432 – 8. 2243 ΒΑΘΜΩΤΑ ΜΕΓΕΘΗ: Αριθμητικές πράξεις ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ: Γεωμετρικές πράξεις

3 Φυσική3 ΣΥΝΟΨΗ 1 ου Μαθήματος Απλοποίηση πράξεων με τις συνιστώσες! y z AxAx AYAY AZAZ φZφZ x A C x = A x + B x C y = A y + B y C

4 Φυσική4 ΣΥΝΟΨΗ 1 ου Μαθήματος Τα μοναδιαία διανύσματα ι, j, k, περιγράφουν το χώρο y z i j k x

5 Φυσική5 ΣΥΝΟΨΗ 1 ου Μαθήματος Εσωτερικό γινόμενο A φ AB Β A φ AB =90 o Β

6 Φυσική6 ΣΥΝΟΨΗ 1 ου Μαθήματος Εξωτερικό γινόμενο Β φ AB Α A X Β

7 Φυσική7 ΣΥΝΟΨΗ 1 ου Μαθήματος Εξωτερικό γινόμενο Β φ AB Α A X Β

8 Φυσική8 ΤΑΧΥΤΗΤΑ - ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Ευθύγραμμη κίνηση – Μέση Ταχύτητα 2m 4m3m 0sec1sec2sec 3sec Μέση Ταχύτητα

9 Φυσική9 x t x(t) ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Ευθύγραμμη κίνηση – Μέση Ταχύτητα t1t1 t2t2 x1x1 x2x2

10 Φυσική10 ΤΑΧΥΤΗΤΑ - ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Ευθύγραμμη κίνηση – Μέση Ταχύτητα 2m 4m3m 0sec1sec2sec 3sec 5m 2m 0sec 1sec2sec 3sec Η Μέση Ταχύτητα εξαρτάται μόνο από το αρχικό & τελικό σημείο και το χρόνο διαδρομής!

11 Φυσική11 x t ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Ευθύγραμμη κίνηση – Μέση Ταχύτητα t1t1 t2t2 x1x1 x2x2 x B (t) Ίδια Μέση Ταχύτητα για τις δύο καμπύλες για τα σημεία (t 1, x 1 ) και (t 2, x 2 ) x A (t)

12 Φυσική12 x t x A (t) ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Μέση Ταχύτητα – Στιγμιαία Ταχύτητα ΔtΔt ΔxΔx ΔtΔt ΔxΔx ΔtΔt ΔxΔx dt dx

13 Φυσική13 x(t) x t ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Ευθύγραμμη κίνηση – Στιγμιαία Ταχύτητα

14 Φυσική14 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Στιγμιαία Ταχύτητα - Παράδειγμα

15 Φυσική15 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Στιγμιαία Ταχύτητα – Παράδειγμα 2-1 Εξίσωση κίνησης λεοπάρδαλης x(t)=20m+(5m/s 2 )*t 2 x 2 =20m+(5m/s 2 )*(2s) 2 =40m x 1 =20m+(5m/s 2 )*(1s) 2 =25m Μέση ταχύτητα λεοπάρδαλης μεταξύ 1 και 2 sec; V 1-2sec =(40m-25m)/(2s-1s)=15m/s Στιγμιαία ταχύτητα λεοπάρδαλης στα 1 και 2 sec; V 1s =10 m/sV 2s =20 m/s

16 Φυσική16 v t v(t) ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Ευθύγραμμη κίνηση – Μέση Επιτάχυνση t1t1 t2t2 v1v1 v2v2 t1t1 t2t2

17 Φυσική17 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Επιτάχυνση Λειτουργώντας ένα προωθητικό πύραυλο για διάστημα Δt, ο αστροναύτης προκαλεί μεταβολή στην ταχύτητα ίση με Δv=a*Δt, όπου a η σταθερή επιτάχυνση του πυραύλου Πατώντας σταθερά το γκάζι για διάστημα Δt, ο πιλότος της F1 προκαλεί μεταβολή στην ταχύτητα ίση με Δv=a*Δt, όπου a η σταθερή επιτάχυνση του αυτοκινήτου

18 Φυσική18 v(t) v t ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Ευθύγραμμη κίνηση – Στιγμιαία Επιτάχυνση

19 Φυσική19 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Στιγμιαία Επιτάχυνση - Παράδειγμα

20 Φυσική20 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Στιγμιαία Ταχύτητα και Επιτάχυνση - Παράδειγμα x = 50m + (10m/s)t + (1m/s 2 )t 2 - (1/60 m/s 3 )t 3 v = dx/dt =10m/s + (2m/s 2 )t - (1/20 m/s 3 )t 2 a = d 2 x/dt 2 = 2m/s 2 - (1/10 m/s 3 )t

21 Φυσική21 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση με σταθερή Επιτάχυνση – Τι μορφή έχει; Πατώντας σταθερά το γκάζι για διάστημα Δt, ο πιλότος της F1 προκαλεί μεταβολή στην ταχύτητα ίση με Δv=a*Δt, όπου a η σταθερή επιτάχυνση του αυτοκινήτου

22 Φυσική22 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση με σταθερή Επιτάχυνση – Τι μορφή έχει; v t v(t) v0v0 v0v0 at v

23 Φυσική23 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση με σταθερή Επιτάχυνση – Τι μορφή έχει;

24 Φυσική24 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση με σταθερή Επιτάχυνση – Τι μορφή έχει; Απαλείφοντας το t: Απαλείφοντας το a: x t Εξίσωση παραβολής

25 Φυσική25 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση με σταθερή Επιτάχυνση – Παράδειγμα: Ελεύθερη πτώση Όλα τα σώματα έχουν την ίδια επιτάχυνση κατά την ελεύθερή τους πτώση (Γαλιλαίος) … για πτώση μικρή σε σχέση με την ακτίνα της Γης … θεωρώντας μηδενική αντίσταση του αέρα

26 Φυσική26 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση με σταθερή Επιτάχυνση – Παράδειγμα: Κίνηση μέσα στο βαρυτικό πεδίο

27 Φυσική27 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση μέσα στο βαρυτικό πεδίο Παράδειγμα 2-7 Πετάμε μία μπάλα προς τα πάνω με v 0 =15m/s. H μπάλα ξαναπέφτει παράλληλα με το κτίριο. Α) Πού είναι η μπάλα 1s και 4s μετά τη ρίψη; Β) Τι ταχύτητα έχει η μπάλα 5m πάνω από το κτίριο; Γ) Πόσο ψηλά έφτασε η μπάλα; + - Προσοχή στον καθορισμό της + και – διεύθυνσης του άξονα (αυθαίρετη επιλογή)

28 Φυσική28 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση μέσα στο βαρυτικό πεδίο + - Ο καθορισμός της + και – διεύθυνσης του άξονα επηρρεάζει το πρόσημο όλων των ποσοτήτων (x, v, a) σε όλες τις σχέσεις

29 Φυσική29 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση μέσα στο βαρυτικό πεδίο + - y 0 =? V 0 =? a=? y 0 =0m V 0 =15m/s a=g=-9.8m/s 2

30 Φυσική30 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση μέσα στο βαρυτικό πεδίο + - Πού είναι η μπάλα 1s και 4s μετά τη ρίψη;

31 Φυσική31 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση μέσα στο βαρυτικό πεδίο + - Τι ταχύτητα έχει η μπάλα 5m πάνω από το κτίριο;

32 Φυσική32 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση μέσα στο βαρυτικό πεδίο + - Πόσο ψηλά έφτασε η μπάλα; Στο ψηλότερο σημείο v=0m/s !

33 Φυσική33 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κίνηση μέσα στο βαρυτικό πεδίο + -

34 Φυσική34 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Μετάθεση και ταχύτητα από ολοκλήρωση ΔxΔxΔxΔx

35 Φυσική35 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Στιγμιαία Ταχύτητα και Επιτάχυνση - Παράδειγμα a = d 2 x/dt 2 = 2m/s 2 - (1/10 m/s 3 )t v 0 =10m/sec x 0 =50m (t=0s)

36 Φυσική36 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Στιγμιαία Ταχύτητα και Επιτάχυνση - Παράδειγμα v = dx/dt = (2m/s 2 )t - (1/20 m/s 3 )t 2 x 0 =50m

37 Φυσική37 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Σχετική Ταχύτητα x P/A = x P/B + x B/A dx P/A = dx P/B + dx B/A Τα διαφορικά δίνουν: Ανάγκη εισαγωγής του συστήματος αναφοράς! v P/A = v P/B + v B/A Η διαίρεση με Δt δίνει:

38 Φυσική38 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Άσκηση 2-22 Σεληνάκατος κατεβαίνει ελεγχόμενα λόγω της προωθητικής μηχανής. Σε ύψος 5m έχει ταχύτητα 2m/s προς τα κάτω και ο πιλότος σβήνει τη μηχανή. Με τι ταχύτητα ακουμπάει στο έδαφος; (g ΣΕΛΗΝΗΣ =1.6m/s 2 ) Η πιο εύκολη λύση είναι με τη σχέση:

39 Φυσική39 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Άσκηση 2-28 Αερόστατο θερμού αέρα ανεβαίνει με σταθερή ταχύτητα 5m/s. Στα 40m ο χειριστής πετάει ένα σακί άμμο. Α) Τι θέση και ταχύτητα θα έχει το σακί 0.5 και 2s μετά; Β) Πότε θα χτυπήσει το σακί το έδαφος και με ποια ταχύτητα; Πρώτο βήμα ο καθορισμός (αυθαίρετα) της θετικής διεύθυνσης π.χ. + - Απαραίτητο είναι να γνωρίζουμε από πού μετράμε αποστάσεις, π.χ. από το έδαφος Με βάση τα παραπάνω, το σακί έχει αρχική ταχύτητα και θέση: v 0 = 5m/s x 0 =40m

40 Φυσική40 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ + - v 0 = 5m/s x 0 =40m Το –g επιβάλλεται γιατί η βαρύτητα είναι αντίθετη με τη θετική διεύθυνση που επιλέξαμε g

41 Φυσική41 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ + - v 0 = 5m/s x 0 =40m Στο έδαφος x=0m, οπότε: g

42 Φυσική42 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Μετάθεση-Ταχύτητα στις 3 διαστάσεις Που είμαστε στο χώρο; Στο σημείο (x, y, z) !!! Διάνυσμα θέσης

43 Φυσική43 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Μετάθεση-Ταχύτητα στις 3 διαστάσεις Μέση Ταχύτητα

44 Φυσική44 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Μετάθεση-Ταχύτητα στις 3 διαστάσεις y x ΔrΔr ΔrΔr ΔrΔr ΔrΔr dr

45 Φυσική45 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Μετάθεση-Ταχύτητα στις 3 διαστάσεις

46 Φυσική46 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Μετάθεση-Ταχύτητα στις 3 διαστάσεις π.χ. σε 2 διαστάσεις

47 Φυσική47 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Μετάθεση-Ταχύτητα στις 3 διαστάσεις x=x(t)=3+2t 2 y=y(t)=10t+0.25t 3 Παράδειγμα 3-1 Που είναι το αυτοκίνητο για t=2s; x=3+2*2 2 =11m y=10*2+0.25*2 3 =22m Ποια η μετατόπιση του αυτοκίνητου και η μέση ταχύτητα από t=0s ως t=2s; x y

48 Φυσική48 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Μετάθεση-Ταχύτητα στις 3 διαστάσεις Ποια η στιγμιαία ταχύτητα του αυτοκίνητου και πόση είναι στα t=2s; x y

49 Φυσική49 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Μετάθεση-Ταχύτητα στις 3 διαστάσεις x y

50 Φυσική50 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Επιτάχυνσηστις 3 διαστάσεις Επιτάχυνση στις 3 διαστάσεις

51 Φυσική51 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Επιτάχυνσηστις 3 διαστάσεις Επιτάχυνση στις 3 διαστάσεις y x ΔvΔv dv

52 Φυσική52 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Επιτάχυνσηστις 3 διαστάσεις Επιτάχυνση στις 3 διαστάσεις

53 Φυσική53 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Επιτάχυνσηστις 3 διαστάσεις Επιτάχυνση στις 3 διαστάσεις x=3+2t 2 y=10t+0.25t 3 Παράδειγμα 3-2 Ποια η στιγμιαία επιτάχυνση για t=2s; x y

54 Φυσική54 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Επιτάχυνσηστις 3 διαστάσεις Επιτάχυνση στις 3 διαστάσεις x y

55 Φυσική55 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Επιτάχυνσηστις 3 διαστάσεις Επιτάχυνση στις 3 διαστάσεις

56 Φυσική56 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Σχέση Ταχύτητας-Επιτάχυνσης Η επιτάχυνση (κάθε χρονική στιγμή) αναλύεται σε δύο συνιστώσες, μία παράλληλη και μία κάθετη. Η παράλληλη επιτάχυνση αλλάζει ΜΟΝΟ το μέτρο της ταχύτητας Η κάθετη επιτάχυνση αλλάζει ΜΟΝΟ τη διεύθυνση της ταχύτητας, δηλαδή: ενώ

57 Φυσική57 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Κυκλική κίνηση Κυκλική κίνηση Ομαλή κυκλική κίνηση Ομαλή Η κίνηση γίνεται πάνω σε ένα κύκλο… Η ταχύτητα έχει σταθερό μέτρο… Τρίγωνα Op 1 p 2 και OP 1 P 2 όμοια, άρα:

58 Φυσική58 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Ομαλή κυκλική κίνηση ΚεντρομόλοςΕπιτάχυνση

59 Φυσική59 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Ομαλή κυκλική κίνηση

60 Φυσική60 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Ομαλή κυκλική κίνηση Παράδειγμα 3-9 Σε ένα λούνα-παρκ, οι αναβάτες σε οριζόντιο τροχό ακτίνας 5m, κάνουν ένα γύρο σε 4s. Τι ταχύτητα και επιτάχυνση έχουν;

61 Φυσική61 ΤΑΧΥΤΗΤΑ-ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ Σχέση Ταχύτητας-Επιτάχυνσης Η κάθετη (ακτινική) επιτάχυνση αλλάζει ΜΟΝΟ τη διεύθυνση της ταχύτητας Η παράλληλη (εφαπτομενική) επιτάχυνση αλλάζει ΜΟΝΟ το μέτρο της ταχύτητας

62 Φυσική62 ΣΥΝΟΨΗ 2 ου Μαθήματος Μέση – Στιγμιαία Ταχύτητα-Επιτάχυνση σε 1 διάσταση Κίνηση σε 1 διάστασημε σταθερή Επιτάχυνση – Τι μορφή έχει; Κίνηση σε 1 διάσταση με σταθερή Επιτάχυνση – Τι μορφή έχει;

63 Φυσική63 ΣΥΝΟΨΗ 2 ου Μαθήματος Κίνηση με σταθερή Επιτάχυνση – Παράδειγμα: Κίνηση μέσα στο βαρυτικό πεδίο Δx = v av Δt Μετάθεση και Ταχύτητα από ολοκλήρωση

64 Φυσική64 ΣΥΝΟΨΗ 2 ου Μαθήματος Σχετική Ταχύτητα – Σύστημα αναφοράς x P/A = x P/B + x B/A v P/A = v P/B + v B/A

65 Φυσική65 ΣΥΝΟΨΗ 2 ου Μαθήματος Διάνυσμα θέσης Μετάθεση – Ταχύτητα - Επιτάχυνση στις 3 διαστάσεις y x ΔrΔr ΔrΔr ΔrΔr ΔrΔr dr

66 Φυσική66 ΣΥΝΟΨΗ 2 ου Μαθήματος Μετάθεση – Ταχύτητα - Επιτάχυνση στις 3 διαστάσεις y x ΔvΔv dv

67 Φυσική67 ΣΥΝΟΨΗ 2 ου Μαθήματος Μετάθεση – Ταχύτητα - Επιτάχυνση στις 3 διαστάσεις

68 Φυσική68 ΣΥΝΟΨΗ 2 ου Μαθήματος Ομαλή κυκλική κίνηση

69 Φυσική69 ΣΥΝΟΨΗ 2 ου Μαθήματος Η κάθετη (ακτινική) επιτάχυνση αλλάζει ΜΟΝΟ τη διεύθυνση της ταχύτητας Η παράλληλη (εφαπτομενική) επιτάχυνση αλλάζει ΜΟΝΟ το μέτρο της ταχύτητας Οι δύο συνιστώσες της επιτάχυνσης – Ακτινική & Εφαπτομενική

70 Φυσική70 Προτεινόμενες Ασκήσεις 2 ου Μαθήματος Η Γή έχει μέση ακτίνα περιστροφής 1.49*10 11 m. Αν θεωρήσουμε ότι η τροχιά είναι κυκλική, πόση είναι η ταχύτητα περιστροφής και πόση είναι η ακτινική επιτάχυνση σε σχέση με τον Ήλιο.

71 Φυσική71 Προτεινόμενες Ασκήσεις 2 ου Μαθήματος Άσκηση 3-33 Ένα πουλί πετάει στο επίπεδο xy με διάνυσμα ταχύτητας: v = (a-bt 2 ) i + ct j όπου a=2.1m/s, b=3.6m/s 3 και c=5m/s 2 και η θετική κατεύθυνση του άξονα y είναι κατακόρυφα προς τα πάνω. Αν το πουλί είναι στην αρχή των αξόνων για t=0 να βρεθούν τα διανύσματα θέσης και επιτάχυνσης σαν συνάρτηση του χρόνου