مسئله ارتفاع پرتابه روی سطح شیب دار

• 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...

 

مسئله حرکت ذرات در میدان مغناطیسی

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 ...

مسئله پرتابه در هواپیما

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 v_0و 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...

حرکت چرخزاد یا سیکلوئید

یک قطار روی یک ریل بسته دایره ای حرکت می کند . اگر از بالا نگاه کنیم می بینیم که دودی که از ای قطار خارج می شود مثل یک دایره است. حال فرض کنید در حین گردش این قطار روی این دایره، با سرعت ثابت باد بوزد. شکلی که توسط دود قطار ایجاد می شود به جه صورت است؟

برای درک بهتر بک خودکار بردارید و مثل همان قطار چندین بار محیط دایره کوچک را طی کنید. شکل ایجاد شده همان شکل دود قطار در حالیست که باد نمی وزد. اکنون دوباره این کار را انجام دهید اما این بار سعی کنید با سرعت ثابت دست خود را در یک جهت حرکت دهید. شکل ایجاد شده در حالت ایده آل همان شکل دودی است که بار آن را به حرکت در آورده.

اکنون با توجه به این دو مثال سعی می کنیم سه حالت از منحنی سیکلوئید (چرخزاد را بررسی کنیم) 

ادامه مطلب...

 

اگر یک نقطه از لبه استوانه را رنگ کنیم. استوانه در حین حرکت چنین شکلی ایجاد می کند

مسئله تحلیل حرکت سیستم اجسام شتابدار

• مسئله

مطابق شکل جعبه هایی چیده شده اند. اگر بین سطوح هیچ اصطکاکی وجود نداشته باشد، نیروی F را طوری تعیین کنید که جسم اول (m1) نسبت به m3 با شناب a₂ حرکت کند.(اندازه همه جرم ها را برابر m در نظر بگیرید).

جواب و یررسی نیرو های وارد بر قرقره در ادامه...

راهنمای حل مسائل سینماتیک دو بعدی

در حالت کلی برای حل مسائل سینماتیک در چند بعد مهم ترین جهت دهنده به سیر حل معادلات شتاب است.

تعیین شتاب:

برای تعیین شتاب توسط قانون دوم نیوتون و با توجه به دستگاهی که در آن جسم در حال حرکت است شتاب را پیدا می کنیم. خوشبختانه  کتاب های درسی فیزیک دبیرستان به علت محدودیت ریاضی نمی توانند وارد وادی معادلات دیفرانسیل و انتگرال گیری شوند و به همین جهت این گونه حل ها در دانشگاه مطرح می شوند. برای نمونه حرکت یک پرتابه را بررسی می کنیم:

ادامه مطلب...

مسئله مدت حرکت مهره

مسئله

یک مهره روی یک منحنی قرار دارد و قرار است توسط میله ای مطابق شکل به صورت مستقیم در میدان گرانشی زمین به مبدا مختصات حرکت کند.

الف) اگر معادله سهمی برابر به (y=f(x باشد مدت زمان را بیابید

ب) اگر مسیر یک سهمی به فرم y=kx² باشد (k>0) این زمان چقدر است. مشتق زمان بر حسب x را بیابید و حواب را تفسیر کنید.

ج)اگر مطابق شکل مهره روی یک دایره به شعاع R باشد چقدر طول میکشد.مشتق زمان بر حسب x را بیابید و حواب را تفسیر کنید. چه نتیجه ای می گیرید؟

جواب در ادامه مطلب...

مسئله پرتابه در میدان الکتریکی متغیر

• مسئله

یک ذره کوچک با باز الکتریکی q و جرم m در میدان گرانشی (g) با سرعت اولیه افقی v₀ پرتاب می شود. اگر در این محبط یک میدان الکتریکی متغیر بر حسب زمان اعمال شود ارتفاع اولیه ذره (h) چقدر باید باشد تا ذره به سطح مثبت برخورد نکند؟

جواب در ادامه مطلب...

مسئله حرکت در عرض رودخانه

• مسئله

دانش آموزی می خواهد با قایق از عرض رودخانه ار نقطه L تا K پارو بزند سرعت جریان آب (v) برابر 2 کیلومتر بر ساعت و سرعت قایق در آب ساکن (u) برابر 5  کیلومتر بر ساعت است پهنا رود (a) برابر 250m و فاصله MK برابر 0.5=b کیلومتر است. این حرکت چه مدت طول می کشد؟(منبع: کتاب 100 مسئله در فیزیک کلاسیک)

جواب در ادامه مطلب...

مسئله برخورد با آهنربا

• مسئله

مطابق شکل یک گوی فولادی A به قطر D بر روی یک میله افقی آهنی که به یک قطب آهنربا منتهی می شود می لغزد و شتاب گوی از رابطه زیر به دست می آید. که در این رابطه k مقدار شدت میدان مغناطیسی است.اگر در x=0 گوی از حال سکون رها شود، گوی با چه سرعتی به قطب آهن ربا بر خورد می کند؟ (کتاب مکانیک عقدایی)

$$a=\frac{k}{(L-x)^2}$$

جواب در ادامه مطلب...