ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ (Νόμος Στροφικής Κίνησης - Στροφορμή - Διατήρηση Στροφορμής - Κινητική Ενέργεια και Έργο στη Στροφική Κίνηση)
40 Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής
Σε κάθε ερώτηση μία απάντηση είναι Σωστή. Σε κάποιες από τις ερωτήσεις απαιτούνται πράξεις για την εξαγωγή του αποτελέσματος.
Η μονάδα μέτρησης της στροφορμής στο σύστημα S.I. είναι
1kg.m/s.
1kg.m2/s2.
1kg.m/s2.
1J.s.
Μια οριζόντια ράβδος έχει τη δυνατότητα να στρέφεται γύρω από κατακόρυφο άξονα Ρ, που διέρχεται από το άκρο της. Η ράβδος είναι ακίνητη και κάποια στιγμή δέχεται σταθερή ροπή ως προς τον άξονα Ρ. Τότε
η γωνιακή της μετατόπιση είναι ανάλογη του χρόνου.
η γωνιακή της ταχύτητα μεταβάλλεται ανάλογα με το τετράγωνο του χρόνου.
η γωνιακή της ταχύτητα μεταβάλλεται με σταθερό ρυθμό.
η γωνιακή της επιτάχυνση είναι μηδενική.
Στη στροφική κίνηση το αλγεβρικό άθροισμα των έργων των ροπών των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα είναι
ίσο με τη μεταβολή της κινητικής ενέργειας περιστροφής του σώματος.
ίσο με τη μεταβολή της στροφορμής του σώματος.
πάντα θετικό.
αντιστρόφως ανάλογο της συνολικής δύναμης που ασκείται στο σώμα.
Στερεό σώμα περιστρέφεται γύρω από σταθερό άξονα, με γωνιακή ταχύτητα ω. Αν διπλασιαστεί η γωνιακή του ταχύτητα, τότε η κινητική του ενέργεια
μένει η ίδια.
διπλασιάζεται.
τετραπλασιάζεται.
οκταπλασιάζεται.
Το μέτρο της στροφορμής L ενός στερεού σώματος που περιστρέφεται γύρω από άξονα με γωνιακή ταχύτητα ω και ροπή αδράνειας Ι ως προς τον ίδιο άξονα περιστροφής, είναι
Ι2.ω.
Ι.ω.
Ι.ω2.
√I.ω.
Υλικό σημείο εκτελεί κυκλική κίνηση κέντρου Κ, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Το διάνυσμα x που διέρχεται από το Κ και είναι κάθετο στο επίπεδο της κυκλικής τροχιάς δεν μπορεί να είναι
ορμή.
γωνιακή ταχύτητα.
γωνιακή επιτάχυνση.
στροφορμή.
Εάν η στροφορμή ενός σώματος που περιστρέφεται γύρω από σταθερό άξονα παραμένει σταθερή, τότε η συνολική εξωτερική ροπή πάνω στο σώμα
είναι ίση με το μηδέν.
είναι σταθερή και διάφορη του μηδενός.
αυξάνεται με το χρόνο.
μειώνεται με το χρόνο.
Η μονάδα μέτρησης του ρυθμού μεταβολής της στροφορμής στο σύστημα S.I. είναι
1 kgm2/s.
1 kgm/s2.
1 kgm2/s2.
1 kgm/s.
Άνθρωπος βρίσκεται πάνω στην επιφάνεια και κοντά στο κέντρο οριζόντιου δίσκου που περιστρέφεται με γωνιακή ταχύτητα ω1 γύρω από άξονα κάθετο στο κέντρο του. Αν ο άνθρωπος μετακινηθεί στην περιφέρεια του δίσκου, τότε η γωνιακή του ταχύτητα ω2 θα είναι
ω2 = ω1.
ω2 > ω1.
ω2 < ω1.
ω2 = 0.
Υλικό σημείο μάζας m διαγράφει κυκλική τροχιά ακτίνας r με ταχύτητα σταθερού μέτρου υ. Η κινητική ενέργεια του υλικού σημείου μπορεί να υπολογιστεί
μόνο από τη σχέση Κ = m.υ2/2.
μόνο από τη σχέση K = I.ω2/2, όπου I η ροπή αδράνειας του υλικού σημείου ως προς άξονα που διέρχεται από το κέντρο της κυκλικής τροχιάς και είναι κάθετος στο επίπεδό της και ω το μέτρο της γωνιακής του ταχύτητας.
από τις σχέσεις (Α) και (Β).
από τη σχέση Κ = m.I2/2.
Η περίοδος περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της είναι σταθερή. Αυτό οφείλεται στο ότι η ελκτική δύναμη που δέχεται η Γη από τον Ήλιο
δημιουργεί σταθερή ροπή ως προς τον άξονά της.
δημιουργεί μηδενική ροπή ως προς τον άξονά της.
έχει τη διεύθυνση της εφαπτομένης σε ένα σημείο του Ισημερινού της Γης.
έχει τέτοιο μέτρο που δεν επηρεάζει την περιστροφή της Γης.
Μία σφαίρα κυλίεται χωρίς ολίσθηση κινούμενη κατά μήκος κεκλιμένου επιπέδου (αρχικά ανέρχεται και στη συνέχεια κατέρχεται).
Ο ρυθμός μεταβολής της στροφορμής της ως προς άξονα που διέρχεται από το κέντρο μάζας της μεταβάλλεται.
Η φορά του διανύσματος της στατικής τριβής παραμένει σταθερή.
Η φορά του διανύσματος της γωνιακής επιτάχυνσης μεταβάλλεται.
Η φορά του διανύσματος της γωνιακής ταχύτητας παραμένει σταθερή.
Η γωνιακή επιτάχυνση ενός ομογενούς δίσκου που στρέφεται γύρω από σταθερό άξονα, που διέρχεται από το κέντρο του και είναι κάθετος στο επίπεδό του, είναι ανάλογη
με τη ροπή αδράνειας του δίσκου ως προς τον άξονα περιστροφής.
με τη μάζα του δίσκου.
με την ακτίνα του δίσκου.
με τη ροπή που ασκείται στο δίσκο.
Ένα στερεό σώμα περιστρέφεται γύρω από ακλόνητο άξονα. Εάν διπλασιαστεί η στροφορμή του, χωρίς να αλλάξει ο άξονας περιστροφής γύρω από τον οποίο αυτό περιστρέφεται, τότε η κινητική του ενέργεια
παραμένει σταθερή.
υποδιπλασιάζεται.
διπλασιάζεται.
τετραπλασιάζεται.
Κατά τη στροφική κίνηση ενός στερεού γύρω από σταθερό άξονα
η διεύθυνση του διανύσματος της στροφορμής του στερεού μεταβάλλεται.
όλα τα σημεία του στερεού έχουν την ίδια γραμμική ταχύτητα.
κάθε σημείο του στερεού έχει γωνιακή ταχύτητα ανάλογη με την απόστασή του από τον άξονα περιστροφής.
κάθε σημείο του στερεού έχει μέτρο γραμμικής ταχύτητας ανάλογο με την απόστασή του από τον άξονα περιστροφής.
Υλικό σημείο μάζας m και ταχύτητας υ κινείται σε περιφέρεια οριζόντιου κύκλου ακτίνας r, όπως στο σχήμα.
Η στροφορμή του υλικού σημείου ως προς τον άξονα zz΄, ο οποίος διέρχεται από το κέντρο της κυκλικής τροχιάς και είναι κάθετος στο επίπεδό της
είναι μονόμετρο μέγεθος.
έχει μέτρο mυr.
είναι διάνυσμα και έχει διεύθυνση κάθετη στον άξονα zz΄.
έχει μονάδα το 1 Kg.m.
Αν έλιωναν οι πολικοί πάγοι και ανέβαινε λίγο η στάθμη της θάλασσας, τότε
η στροφορμή της Γης ως προς τον άξονα περιστροφής της θα αυξηθεί, ενώ η ροπή αδράνειάς της ως προς τον ίδιο άξονα θα παραμείνει σταθερή.
η στροφορμή της Γης ως προς τον άξονα περιστροφής της θα παραμείνει σταθερή, ενώ η ροπή αδράνειάς της ως προς τον ίδιο άξονα θα αυξηθεί.
η στροφορμή της Γης ως προς τον άξονα περιστροφής της θα παραμείνει σταθερή, ενώ η ροπή αδράνειάς της ως προς τον ίδιο άξονα θα μειωθεί.
η στροφορμή της Γης ως προς τον άξονα περιστροφής της θα μειωθεί, ενώ η ροπή αδράνειάς της ως προς τον ίδιο άξονα θα παραμείνει σταθερή.
Ένα ομογενές σώμα με κανονικό γεωμετρικό σχήμα κυλίεται, χωρίς να ολισθαίνει. Η κινητική ενέργεια του σώματος λόγω της μεταφορικής κίνησης είναι ίση με την κινητική του ενέργεια λόγω της στροφικής κίνησης γύρω από τον άξονα που περνά από το κέντρο μάζας του. Α. Το γεωμετρικό σχήμα του σώματος είναι
λεπτός δακτύλιος.
σφαίρα.
ράβδος.
κύλινδρος.
Σώμα ακίνητο αρχίζει τη χρονική στιγμή t=0 να περιστρέφεται γύρω από σταθερό άξονα με σταθερή γωνιακή επιτάχυνση. Αν τη χρονική στιγμή t1 η κινητική ενέργεια λόγω της περιστροφής είναι K1 και τη χρονική στιγμή t2=2t1 είναι Κ2, τότε:
Κ2 = Κ1/2.
Κ2 = 2Κ1.
Κ2 = 4Κ1.
Κ2 = 8Κ1.
Ομογενής σφαίρα μάζας m και ακτίνας R κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει σε οριζόντιο επίπεδο. Η ταχύτητα του κέντρου μάζας της σφαίρας είναι υcm. Η ροπή αδράνειας της σφαίρας ως προς άξονα που διέρχεται από το κέντρο μάζας της είναι Icm = 2mR2/5. Η ολική κινητική ενέργεια της σφαίρας είναι
2mυ2/5.
7mυ2/5.
9mυ2/10.
7mυ2/10.
Yποθέτουμε ότι κλιματολογικές συνθήκες επιβάλλουν την μετανάστευση του πληθυσμού της Γης προς τις πολικές ζώνες. Τότε, η κινητική ενέργεια λόγω περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της
θα αυξηθεί.
θα μείνει σταθερή.
θα ελαττωθεί.
θα μηδενιστεί.
Ο οριζόντιος δίσκος του σχήματος (α) μπορεί να στρέφεται γύρω από σταθερό άξονα που διέρχεται από το κέντρο του και είναι κάθετος σ' αυτόν. Στο δίσκο ασκείται οριζόντια δύναμη F που εφάπτεται στο δίσκο.
Η δύναμη F μεταβάλλει τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του δίσκου σε συνάρτηση με το χρόνο, όπως φαίνεται στο διάγραμμα (β). Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές; α) Η γωνιακή επιτάχυνση είναι σταθερή. β) Τη χρονική στιγμή t1 που η γωνιακή ταχύτητα είναι μηδέν, η δύναμη F είναι μηδέν. γ) Η ροπή της δύναμης αυξάνεται με το χρόνο. δ) Η δύναμη F έχει σταθερό μέτρο.
Η (α) και η (γ).
Η (α) και η (δ).
Η (α), (β) και η (δ).
Η (β) και η (γ).
Η στροφορμή ενός συστήματος σωμάτων δε μεταβάλλεται όταν
η συνισταμένη των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα είναι μηδέν.
τα σώματα κάνουν μόνο περιστροφική κίνηση.
οι άξονες περιστροφής των σωμάτων είναι σταθεροί.
το αλγεβρικό άθροισμα των ροπών των εξωτερικών δυνάμεων είναι μηδέν.
Ένας καλλιτέχνης του πατινάζ περιστρέφεται. Στην αρχή ο καλλιτέχνης έχει τα χέρια απλωμένα και στη συνέχεια τα συμπτύσσει. Ποια από τις προτάσεις που ακολουθούν είναι σωστή; α) Η ροπή αδράνειας του καλλιτέχνη ως προς τον άξονα περιστροφής του αυξάνεται. β) Η στροφορμή του αυξάνεται γ) Η συχνότητα περιστροφής του αυξάνεται. δ) Ο καλλιτέχνης παύει να περιστρέφεται.
Η (α).
Η (β).
Η (γ).
Η (δ).
Ο οριζόντιος δίσκος 1 του παρακάτω σχήματος στρέφεται με γωνιακή ταχύτητα ω, γύρω από κατακόρυφο άξονα που διέρχεται από το κέντρο μάζας του.
Πάνω στο δίσκο αφήνονται να πέσουν οι δίσκοι 2 και 3 οι οποίοι είναι όμοιοι με τον 1. Η γωνιακή ταχύτητα με την οποία θα περιστρέφεται το σύστημα θα είναι
ω.
3ω.
ω/2.
ω/3.
Σε τροχό ο οποίος στρέφεται γύρω από σταθερό άξονα ασκείται δύναμη F που μεταβάλλει τη γωνιακή του ταχύτητα: α) από 1 rad/s σε 3 rad/s. β) από 4 rad/s σε 6 rad/s. γ) από -2 rad/s σε 5 rad/s. δ) από -3 rad/s σε 4 rad/s.
Σε ποια περίπτωση το έργο της δύναμης είναι μεγαλύτερο;
Στην (α) περίπτωση.
Στην (β) περίπτωση.
Στην (γ) περίπτωση.
Στην (δ) περίπτωση.
Σε ένα ακίνητο ρολόι που βρίσκεται σε κανονική λειτουργία, ο λόγος της στροφορμής του λεπτοδείκτη (L1) προς την στροφορμή του ωροδείκτη (L2), ως προς τον κοινό άξονα περιστροφής τους, είναι (L1)/(L2) = λ, όπου λ θετική σταθερά. Ο λόγος των κινητικών ενεργειών τους Κ1/Κ2 αντίστοιχα είναι
3λ.
6λ.
12λ.
24λ.
Χορεύτρια στρέφεται, χωρίς τριβές, έχοντας ανοιχτά τα δυο της χέρια με σταθερή γωνιακή ταχύτητα μέτρου ω. Η χορεύτρια συμπτύσσοντας τα χέρια της αυξάνει το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας περιστροφής της, σε 5ω/2. Ο λόγος της αρχικής προς την τελική ροπή αδράνειας της χορεύτριας, ως προς τον άξονα περιστροφής της, είναι
1.
5/2.
2/5.
1/2.
Οριζόντιος, αρχικά ακίνητος, δίσκος μπορεί να στρέφεται γύρω από σταθερό άξονα που διέρχεται από το κέντρο του και είναι κάθετος στο επίπεδό του. Το αλγεβρικό άθροισμα των ροπών που ασκούνται στο δίσκο μεταβάλλεται σε συνάρτηση με το χρόνο, όπως φαίνεται στο σχήμα.
Τότε, η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου έχει τη μέγιστη τιμή της τη χρονική στιγμή
0.
t1.
t2.
t3.
Ένα ομογενές σώμα (δακτύλιος ή σφαιρικός φλοιός ή συμπαγής σφαίρα) έχει ροπή αδράνειας ως προς άξονα που διέρχεται από το κέντρο μάζας του, που δίνεται από τη σχέση Ιcm = αmR2, όπου m η μάζα του σώματος, R η ακτίνα του και α ένας θετικός αριθμός μικρότερος ή ίσος της μονάδας (0 < α ≤ 1). Το σώμα κυλίεται χωρίς να ολισθαίνει. Αν η κινητική ενέργεια του σώματος λόγω μεταφορικής κίνησης προς την ολική κινητική ενέργεια είναι Κμ / Κολ = 5/7, τότε το α έχει την τιμή
2/5.
1.
2/3.
1/2.
Ομογενής ράβδος ΑΓ μήκους L = 0,3 m και μάζας m = 0,2 kg μπορεί να περιστρέφεται κατακόρυφα, χωρίς τριβές, γύρω από σταθερό οριζόντιο άξονα που περνά από το άκρο της Α. Η ράβδος αφήνεται ελεύθερη από την οριζόντια θέση, όπως φαίνεται στο σχήμα.
Η ροπή αδράνειας της ράβδου ως προς το άκρο Α είναι Ι = mL2/3. Tη στιγμή που η ράβδος περνά από την κατακόρυφη θέση, το μέτρο της γωνιακής ταχύτητάς της είναι
ω = 5 rad/s.
ω = 10 rad/s.
ω = 50 rad/s.
ω = 100 rad/s.
Στο πιο πάνω σχήμα φαίνονται δύο όμοιες πλατφόρμες οι οποίες μπορούν να περιστρέφονται χωρίς τριβές, γύρω από κατακόρυφο άξονα που περνά από το κέντρο τους. Στις δύο πλατφόρμες έχει τοποθετηθεί ίσος αριθμός βαριδιών των 100g. Στην πρώτη πλατφόρμα τα βαρίδια στερεώθηκαν σε όλη την επιφάνειά της, ενώ στη δεύτερη τα βαρίδια στερεώθηκαν κατά δέσμες στην περιφέρειά της.
Πιο εύκολα μπορούμε να περιστρέψουμε την αριστερή πλατφόρμα.
Πιο εύκολα μπορούμε να περιστρέψουμε την δεξιά πλατφόρμα.
Μπορούμε να περιστρέψουμε και τις δύο πλατφόρμες με την ίδια ευκολία.
Τα στοιχεία που δίνονται δεν είναι αρκετά για να συμπεράνουμε ποια από τις δύο πλατφόρμες μπορεί να περιστραφεί πιο εύκολα.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει τρεις σφαίρες, μάζας m = 0,01 kg η καθεμιά, οι οποίες είναι στερεωμένες σε μια αβαρή ράβδο. Οι τρεις σφαίρες, οι οποίες θεωρούνται υλικά σημεία, βρίσκονται σε αποστάσεις r1=4 cm, r2=6 cm και r3=12 cm από το άκρο Ο της ράβδου. Το σύστημα των σφαιρών περιστρέφεται σε οριζόντιο επίπεδο γύρω από τον κατακόρυφο άξονα yy', που περνά από το σημείο Ο.
Η ράβδος περιστρέφεται γύρω από τον άξονα yy' με γωνιακή ταχύτητα 5 rad/s. Η στροφορμή του συστήματος είναι
6,8.10-4 kg·m2/s.
9,8.10-4 kg·m2/s.
9,8 kg·m2/s.
9,8.10-6 kg·m2/s.
Ένας αστροναύτης στο διαστημικό σταθμό ISS, διατηρώντας το σώμα του τεντωμένο, περιστρέφεται όπως φαίνεται στο αριστερό σχήμα.
Αν ο αστροναύτης πάρει τη θέση που φαίνεται στο δεξιό σχήμα, τότε
θ' αυξηθούν η ροπή αδράνειας και η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του σώματός του.
θα μειωθεί η στροφορμή του σώματός του.
θα αυξηθεί η στροφορμή του σώματός του.
θα μειωθεί η ροπή αδράνειας και θ' αυξηθεί η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του σώματός του.
Ο αρχικά ακίνητος δίσκος του σχήματος ξεκινά να στρέφεται με την επίδραση του ζεύγους δυνάμεων F1 και F2 (F1=F2=F), ως προς άξονα που περνάει από το κέντρο του Μ και είναι κάθετος στην επιφάνειά του. Όταν ο δίσκος έχει διαγράψει μια περιστροφή, οι δύο δυνάμεις έχουν παράγει έργο 10 J. Αν τριπλασιάσουμε την F1 έτσι ώστε F1΄=3F, οι δύο δυνάμεις θα παράγουν σε μια περιστροφή του δίσκου έργο
10 J.
20 J.
30 J.
40 J.
Όταν το αλγεβρικό άθροισμα των ροπών που δρουν σ' ένα στερεό σώμα που περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του είναι μηδέν, τότε
ο ρυθμός μεταβολής της στροφορμής είναι μηδέν.
η στροφορμή του στερεού μειώνεται.
το σώμα παύει να περιστρέφεται.
το σπιν (ιδιοστροφορμή) του σώματος μηδενίζεται.
Σε ένα σώμα που αρχικά είναι ακίνητο, ασκείται ζεύγος δυνάμεων. Τότε,
η ταχύτητα του κέντρου μάζας του θα μεταβληθεί.
η ροπή αδράνειας του σώματος θα μεταβληθεί.
η στροφορμή του θα μεταβληθεί.
η ορμή του θα μεταβληθεί.
Ένας αθλητής καταδύσεων εγκαταλείπει την εξέδρα με αρχική γωνιακή ταχύτητα ω. Κατόπιν, κι ενώ βρίσκεται στον αέρα (σε «πτήση»), μαζεύει τα χέρια και τα πόδια στο στήθος, έτσι ώστε η γωνιακή του ταχύτητα να διπλασιαστεί. Κατά τη διάρκεια αυτής της μεταβολής
η στροφορμή του αθλητή διπλασιάστηκε.
η ροπή αδράνειας του αθλητή διπλασιάστηκε.
η ροπή αδράνειας του αθλητή υποδιπλασιάστηκε.
το μέτρο της αδράνειας του αθλητή στη μεταφορική κίνηση υποδιπλασιάστηκε.
Δυο χορευτές του καλλιτεχνικού πατινάζ πιάνονται αντικριστά με τεντωμένα χέρια και περιστρέφονται. Κάποια στιγμή λυγίζουν τα χέρια τους ώστε τα σώματά τους να πλησιάσουν μεταξύ τους. Ποιο από τα παρακάτω μεγέθη θα αυξηθεί;
Η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του συστήματος.
Η ροπή αδράνειας του συστήματος.
Η στροφορμή του συστήματος.
Η περίοδος περιστροφής.
Μια οριζόντια ράβδος έχει τη δυνατότητα να στρέφεται γύρω από κατακόρυφο άξονα yy', που διέρχεται από το άκρο της. Η ράβδος είναι ακίνητη και κάποια στιγμή δέχεται σταθερή ροπή ως προς τον άξονα yy'. Τότε
η γωνιακή της μετατόπιση είναι ανάλογη του χρόνου.
η γωνιακή της ταχύτητα μεταβάλλεται ανάλογα με το τετράγωνο του χρόνου.
η γωνιακή της επιτάχυνση είναι μηδενική.
η γωνιακή της ταχύτητα μεταβάλλεται με σταθερό ρυθμό.