Ερώτηση

Ένα αμαξάκι μάζας Μ βρίσκεται σε αεροτροχιά και συνδέεται μέσω ενός νήματος αμελητέας μάζας με ένα βαρυδάκι που έχει πολύ μικρότερη μάζα m, και φαίνεται κρεμασμένο στο δεξιό μέρος της εικόνας. Το βαρυδάκι μάζας m είναι περασμένο από τροχαλία χωρίς τριβές, και πέφτοντας, επιταχύνεται το ίδιο και επιταχύνει και το συνδεδεμένο αμαξάκι μάζας Μ. Όλα αυτά φαίνονται στις παρακάτω φωτογραφίες:

· Μ: Η μάζα για το αμαξάκι που κινείται στην αεροτροχιά.

· m: Η μάζα για το βαρυδάκι που πέφτει προς τα κάτω μετά την τροχαλία.

Απελευθερώνοντας τη μάζα Μ επιτρέπουμε στην m να την επιταχύνει κατά μήκος της αεροτρoχιάς. Στη διαδρομή της Μ υπάρχουν δύο φωτοπύλες που απέχουν απόσταση D και είναι συνδεμένες με ένα χρονομετρητή. Ο χρονομετρητής καταγράφει το χρόνο διέλευσης της μάζας Μ ανάμεσα στις δύο φωτοπύλες, και ο οποίος είναι ακριβώς 2 sec. Τη διέλευση του αμαξιδίου ανάμεσα στις φωτοπύλες μπορούμε να τη δούμε σε video κάνοντας click με το ποντίκι στην αριστερή φωτογραφία.

Απαντήστε στα παρακάτω μέρη της ερώτησης:

Μέρος 1:

Υποθέστε ότι το ίδιο πείραμα εκτελείται με απόσταση μειωμένη από D σε D/2 όπως φαίνεται στην κεντρική φωτογραφία. Σε πόσο χρόνο το αμαξίδιο μάζας Μ θα διανύσει την απόσταση D/2 ανάμεσα στις δύο φωτοπύλες;

Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί ώστε η μάζα m να επιταχύνει τη μάζα Μ σε απόσταση D/2 θα είναι:

• (a) 4 seconds.
• (b) 2.83 seconds
• (c) 2 seconds (ίδιος χρόνος).
• (d) 1.41 seconds.
• (e) 1 second.

Μέρος 2:

Υποθέστε ότι το ίδιο πείραμα εκτελείται με βαρυδάκι μάζας 2m όπως φαίνεται στην κάτω δεξιά φωτογραφία. Σε πόσο χρόνο το αμαξίδιο μάζας Μ θα διανύσει την απόσταση D ανάμεσα στις δύο φωτοπύλες;

Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί ώστε η μάζα m να επιταχύνει τη μάζα Μ σε απόσταση D θα είναι:

• (a) 4 seconds.
• (b) 2.83 seconds
• (c) 2 seconds (the same).
• (d) 1.41 seconds.
• (e) 1 second.

Κάνε click εδώ για Απάντηση .

Πηγή:

https://physicslearning2.colorado.edu/QOTWSite/outreach/QOTW/arch7/q123.htm