ΦΥΣΙΚΗ
ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ
ΤΑΞΗΣ Γ’ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ
ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ
ΤΑΞΗΣ Γ’ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ
Επιμέλεια: Ανδρέας Βαλαδάκης
1. ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ-ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ
1.2 Περιοδικά φαινόμενα
1. Ποια φαινόμενα ονομάζονται περιοδικά; Να αναφέρετε τρία παραδείγματα περιοδικών φαινομένων.
2. Τι ονομάζεται περίοδος; Ποια είναι η μονάδα μέτρησής της;
3. Τι ονομάζεται συχνότητα; Ποια είναι η μονάδα μέτρησής της;
4. Ποια σχέση συνδέει την περίοδο και τη συχνότητα; Να αποδείξετε αυτή τη σχέση.
5. Πώς συνδέεται η γωνιακή συχνότητα με την περίοδο και πώς με τη συχνότητα;
1.3 Απλή αρμονική ταλάντωση
1. Ποια κίνηση ονομάζεται ταλάντωση;
2. Ποια ταλάντωση ονομάζεται γραμμική;
3. Ποια κίνηση ονομάζεται απλή αρμονική ταλάντωση; Να σχεδιάσετε την αντίστοιχη γραφική παράσταση της θέσης του σώματος ως προς το χρόνο.
4. Τι ονομάζουμε πλάτος ταλάντωσης;
5. Σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση και η εξίσωση της θέσης του ως προς το χρόνο είναι: x = A ημ ωt. Ποια είναι η αντίστοιχη εξίσωση της ταχύτητας του σώματος ως προς το χρόνο; Να σχεδιάσετε το διάγραμμα της ταχύτητας ως προς το χρόνο. Σε ποιες θέσεις μέτρο της ταχύτητας του σώματος είναι μέγιστο;
6. Σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση και η εξίσωση της θέσης του ως προς το χρόνο είναι: x = A ημ ωt. Ποια είναι η αντίστοιχη εξίσωση της επιτάχυνσης του σώματος ως προς το χρόνο; Να σχεδιάσετε το διάγραμμα της επιτάχυνσης ως προς το χρόνο. Σε ποιες θέσεις μέτρο της επιτάχυνσης είναι μέγιστο;
7. Ποια σχέση ισχύει μεταξύ της μέγιστης ταχύτητας, της γωνιακής συχνότητας και του πλάτους της ταλάντωσης;
8. Ποια σχέση ισχύει μεταξύ της μέγιστης επιτάχυνσης, της γωνιακής συχνότητας και του πλάτους της ταλάντωσης;
9. Με ποιες προϋποθέσεις ισχύει η εξίσωση x = A ημ ωt στην απλή αρμονική ταλάντωση;
10. Σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση και τη χρονική στιγμή μηδέν περνά από ένα σημείο που απέχει απόσταση d από τη θέση ισορροπίας. Να γράψετε την εξίσωση α) της θέσης ως προς το χρόνο, β) της ταχύτητας ως προς το χρόνο και γ) της επιτάχυνσης ως προς το χρόνο. Για κάθε μία από τις προηγούμενες εξισώσεις να σχεδιάσετε το αντίστοιχο διάγραμμα.
Ποια σχέση υπάρχει μεταξύ της απόστασης d και του πλάτους της ταλάντωσης; Να αποδείξετε αυτή τη σχέση.
11. Τι ονομάζουμε αρχική φάση της απλής αρμονικής ταλάντωσης;
12. Τι ονομάζουμε φάση απλής αρμονικής ταλάντωσης;
13. Σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση. Ποια σχέση συνδέει τη δύναμη, τη μάζα, τη γωνιακή συχνότητα και την απομάκρυνση του σώματος; Να αποδείξετε αυτή τη σχέση.
14. Ποια είναι η συνθήκη για την παραγωγή απλής αρμονικής ταλάντωσης;
15. Τι ονομάζουμε δύναμη επαναφοράς και τι σταθεράς επαναφοράς;
16. Ποια σχέση υπάρχει μεταξύ της περιόδου, της μάζας και της σταθεράς επαναφοράς; Να αποδείξετε αυτή τη σχέση.
17. Σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση. Τη χρονική στιγμή μηδέν περνά από τη θέση ισορροπίας και κινείται προς το θετικό ημιάξονα. α) Να γράψετε τον τύπο της συνάρτησης της κινητικής ενέργειας ως προς το χρόνο. β) Να γράψετε τον τύπο της συνάρτησης της δυναμικής ενέργειας του συστήματος ως προς τη θέση και ως προς το χρόνο. Να αποδείξετε αυτή τη σχέση. γ) Στο ίδιο σχήμα να σχεδιάσετε το διάγραμμα της κινητικής, της δυναμικής και της μηχανικής ενέργειας ως προς το χρόνο.
18. Από τις εξισώσεις της απομάκρυνσης ως προς το χρόνο και της ταχύτητας ως προς το χρόνο να αποδείξετε ότι η ενέργεια της ταλάντωσης είναι σταθερή και ανάλογη με το τετράγωνο του πλάτους.
1.4 Ηλεκτρικές ταλαντώσεις
1. Στους οπλισμούς φορτισμένου πυκνωτή συνδέουμε πηνίο. Το πηνίο και οι αγωγοί σύνδεσης δεν έχουν αντίσταση. Να περιγράψετε πώς μεταβάλλεται το φορτίο στον πυκνωτή και η ένταση του ρεύματος στο κύκλωμα.
2. Να γράψετε τη σχέση μεταξύ του φορτίου και του χρόνου σε μια ηλεκτρική ταλάντωση, όταν τη χρονική στιγμή μηδέν το φορτίο στον πυκνωτή είναι μέγιστο. Να σχεδιάσετε την αντίστοιχη γραφική παράσταση.
3. Να γράψετε τη σχέση μεταξύ της έντασης του ρεύματος και του χρόνου σε μια ηλεκτρική ταλάντωση, όταν τη χρονική στιγμή μηδέν το φορτίο στον πυκνωτή είναι μέγιστο. Να σχεδιάσετε την αντίστοιχη γραφική παράσταση.
4. Ποιες ενεργειακές μετατροπές συμβαίνουν σε μια ηλεκτρική ταλάντωση;
5. Να γράψετε τη σχέση μεταξύ της ενέργειας του ηλεκτρικού πεδίου ενός πυκνωτή και του φορτίου του.
6. Να γράψετε τη σχέση μεταξύ της ενέργειας του μαγνητικού πεδίου ενός πηνίου και του ρεύματος που το διαρρέει.
7. Να γράψετε τη σχέση μεταξύ της ολικής ενέργειας ενός κυκλώματος ηλεκτρικών ταλαντώσεων και της μέγιστης τιμής του φορτίου του.
8. Να γράψετε τη σχέση μεταξύ της ολικής ενέργειας ενός κυκλώματος ηλεκτρικών ταλαντώσεων και της μέγιστης τιμής της έντασης του ρεύματος.
9. Να γράψετε τη σχέση μεταξύ της ενέργειας του ηλεκτρικού πεδίου σε ένα κύκλωμα ηλεκτρικών ταλαντώσεων και του χρόνου.
10. Να γράψετε τη σχέση μεταξύ της ενέργειας του μαγνητικού σε ένα κύκλωμα ηλεκτρικών ταλαντώσεων και του χρόνου.
11. Στο ίδιο διάγραμμα να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση της ενέργειας του ηλεκτρικού πεδίου ως προς το χρόνο, του μαγνητικού πεδίου ως προς το χρόνο και της ολικής ενέργειας ενός κυκλώματος ηλεκτρικών ταλαντώσεων.
12. Για ποιους λόγους η ενέργεια μιας ηλεκτρικής ταλάντωσης ελαττώνεται;
13. Να γράψετε τη σχέση μεταξύ της περιόδου, του συντελεστή αυτεπαγωγής και της χωρητικότητας σε κύκλωμα ηλεκτρικών ταλαντώσεων.
1.5 Φθίνουσες ταλαντώσεις
1. Ποια ταλάντωση ονομάζουμε φθίνουσα;
2. Γιατί όλες οι ταλαντώσεις στο μακρόκοσμο είναι φθίνουσες;
3. Τι είναι η απόσβεση και σε τι οφείλεται;
4. Ποια μεταφορά ή μετατροπή ενέργειας συμβαίνει σε μια φθίνουσα ταλάντωση;
5. Να γράψετε τον τύπο όταν η αντιτιθέμενη δύναμη στη φθίνουσα ταλάντωση είναι ανάλογη της ταχύτητας του σώματος.
6. Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η σταθερά απόσβεσης;
7. Να αναφέρετε έναν τρόπο με τον οποίο είναι δυνατό να φανεί πειραματικά ο ρόλος της σταθεράς απόσβεσης.
8. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της φθίνουσας ταλάντωσης; Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση της απομάκρυνσης ως προς το χρόνο στις εξής περιπτώσεις: α) Η σταθερά απόσβεσης έχει μια μικρή τιμή b1. β) Η σταθερά απόσβεσης έχει τιμή . γ) Η σταθερά απόσβεσης έχει πολύ μεγάλη τιμή. Ερ.1.17
9. Να γράψετε τον τύπο του πλάτους μιας φθίνουσας ταλάντωσης ως προς το χρόνο. Από ποια μεγέθη εξαρτάται η σταθερά Λ; Ερ.1.18, 19
10. Ποιος είναι ο κύριος λόγος της απόσβεσης στις ηλεκτρικές ταλαντώσεις; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της φθίνουσας ηλεκτρικής ταλάντωσης; Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση του ρεύματος ως προς το χρόνο στις εξής περιπτώσεις: α) Η αντίσταση έχει μια μικρή τιμή R1. β) Η αντίσταση έχει τιμή . γ) Η αντίσταση έχει πολύ μεγάλη τιμή. Ερ. 1.20
1.6 Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις
1. Ποια ταλάντωση ονομάζουμε ελεύθερη;
2. Τι ονομάζουμε ιδιοσυχνότητα ή φυσική συχνότητα;
3. Να σχεδιάσετε μια απλή πειραματική διάταξη με την οποία είναι δυνατό να μελετήσουμε την εξαναγκασμένη ταλάντωση.
4. Ποια σχέση υπάρχει μεταξύ της συχνότητας του διεγέρτη και της συχνότητας της εξαναγκασμένης ταλάντωσης;
5. Με ποιο τρόπο το πλάτος της εξαναγκασμένης ταλάντωσης εξαρτάται από τη συχνότητα του διεγέρτη;
6. Με ποιο τρόπο η συχνότητα συντονισμού εξαρτάται από τη σταθερά απόσβεσης;
7. Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση του πλάτους μιας εξαναγκασμένης ταλάντωσης ως προς τη συχνότητα του διεγέρτη για διάφορες τιμές της σταθεράς απόσβεσης.
8. Με ποια διάταξη είναι δυνατό να παρατηρήσουμε τη μεταβολή του πλάτους μιας εξαναγκασμένης ταλάντωσης ως προς τη συχνότητα του διεγέρτη για διάφορες τιμές της σταθεράς απόσβεσης;
9. Σε τι μετατρέπεται η μηχανική ενέργεια σε μια φθίνουσα ταλάντωση;
10. Με ποιο τρόπο προσφέρεται ενέργεια στο σύστημα στην περίπτωση της εξαναγκασμένης ταλάντωσης;
11. Με ποιο τρόπο το σύστημα αποδέχεται την προσφερόμενη ενέργεια στην εξαναγκασμένη ταλάντωση;
12. Με ποιο τρόπο το σύστημα αποδέχεται την προσφερόμενη ενέργεια κατά το συντονισμό;
13. Με ποιο τρόπο η συχνότητα μιας ηλεκτρικής ταλάντωσης εξαρτάται από την αντίσταση του κυκλώματος;
14. Να σχεδιάσετε μια διάταξη με την οποία ένα κύκλωμα LC είναι δυνατό να κάνει εξαναγκασμένη ταλάντωση. Ερ.1.24, Ασκ. 1.32
15. Με ποιο τρόπο το πλάτος της έντασης του ρεύματος σε μια εξαναγκασμένη ηλεκτρική ταλάντωση εξαρτάται από τη συχνότητα του διεγέρτη;
16. Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση του πλάτους της έντασης του ρεύματος μιας εξαναγκασμένης ηλεκτρικής ταλάντωσης ως προς τη συχνότητα του διεγέρτη.
1.7 Σύνθεση ταλαντώσεων
1. Να σχεδιάσετε μια πειραματική διάταξη με την οποία είναι δυνατό ένα σώμα να εκτελέσει σύνθετη ταλάντωση.
2. Σώμα κάνει ταυτόχρονα τις ταλαντώσεις με εξισώσεις:
x1 = A ημ ωt και x2 = A ημ (ωt + φ) . Να προσδιορίσετε την εξίσωση της θέσης ως προς το χρόνο που αντιστοιχεί στη σύνθετη ταλάντωση. Τι συμβαίνει όταν α) φ = 0 και β) φ =180;
3. Σώμα μετέχει στις ταλαντώσεις με εξισώσεις:
x1 = A ημ ω1t και x2 = A ημ ω2t . Να προσδιορίσετε την εξίσωση της θέσης ως προς το χρόνο που αντιστοιχεί στη σύνθετη ταλάντωση. Ποια μορφή παίρνει αυτή η εξίσωση όταν η συχνότητες ω και ω διαφέρουν λίγο μεταξύ τους;
4. Πότε λέμε ότι η κίνηση παρουσιάζει διακροτήματα;
5. Τι ονομάζουμε περίοδο διακροτήματος;
6. Ποια σχέση υπάρχει μεταξύ των συχνοτήτων από των ταλαντώσεων από τα οποία αποτελείται ένα να διακρότημα και της συχνότητας του διακροτήματος; Να αποδείξετε αυτή τη σχέση.
2. ΚΥΜΑΤΑ
2.1 Εισαγωγή
1. Ποια φαινόμενα είναι κοινά σε όλα τα κύματα;
2.2 Μηχανικά Κύματα
1. Αν προκληθεί μια διαταραχή σε ένα υλικό που ηρεμεί, η διαταραχή διαδίδεται από τη μια περιοχή του υλικού στην άλλη. Πώς συμβαίνει αυτό; Πώς ονομάζεται η διάδοση της διαταραχής στο χώρο;
2. Τι χρειάζεται για τη δημιουργία ενός κύματος;
3. Ποια κύματα ονομάζουμε μηχανικά; Να αναφέρετε τρία παραδείγματα μηχανικών κυμάτων.
4. Γιατί κατά τη διάδοση ενός κύματος δεν έχουμε μεταφορά ύλης από μια περιοχή του ελαστικού μέσου σε άλλη;
5. Τι μεταφέρεται με το κύμα από μια περιοχή του ελαστικού μέσου σε άλλη;
6. Τι ονομάζουμε ταχύτητα διάδοσης του κύματος;
7. Από τι εξαρτάται η ταχύτητα με την οποία διαδίδεται ένα κύμα;
8. Όταν η ένταση του ήχου αυξάνεται, η ταχύτητά του στον αέρα αυξάνεται, μένει σταθερή ή ελαττώνεται;
9. Ποια κύματα ονομάζουμε εγκάρσια και ποια διαμήκη;
10. Ποια είδη κυμάτων διαδίδονται στα στερεά, ποια στα υγρά και ποια στα αέρια;
11. Πώς προκύπτει ένα περιοδικό κύμα;
12. Πώς προκύπτει ένα ημιτονοειδές ή αρμονικό κύμα;
13. Γιατί τα αρμονικά κύματα παίζουν ένα ιδιαίτερα σπουδαίο ρόλο;
14. Τι ονομάζουμε περίοδο του κύματος;
15. Γιατί η περίοδος του κύματος είναι ίση με το χρονικό διάστημα που η κυματική εικόνα επαναλαμβάνεται;
16. Τι ονομάζουμε συχνότητα του κύματος;
17. Τι δείχνει η συχνότητα του κύματος;
18. Τι ονομάζουμε μήκος κύματος;
19. Γιατί η απόσταση μεταξύ δύο κορυφών ενός κύματος είναι ίση με το μήκος κύματος;
20. Κύμα διαδίδεται σε κάποιο μέσο. Δύο διαδοχικά σημεία αυτού του μέσου απέχουν το ίδιο από τη θέση ισορροπίας και κινούνται κατά την ίδια φορά. Πόση είναι η ελάχιστη απόσταση μεταξύ των δύο σημείων;
21. Ποια είναι η θεμελιώδης εξίσωση της κυματικής; Να αποδείξετε αυτή την εξίσωση.
22. Ποια είναι η εξίσωση του κύματος; Να αποδείξετε αυτή την εξίσωση. Τι δίνει αυτή η εξίσωση;
23. Τι ονομάζουμε πλάτος του κύματος;
24. Τι ονομάζουμε φάση ενός σημείου του ελαστικού μέσου στο οποίο διαδίδεται ένα κύμα και ποια είναι η μονάδα μέτρησής της;
25. Γιατί τα σημεία του ελαστικού μέσου στο οποίο διαδίδεται ένα κύμα έχουν διαφορετική φάση;
26. Τι ονομάζουμε στιγμιότυπο κύματος; Να σχεδιάσετε το στιγμιότυπο ενός κύματος.
27. Ποια μορφή παίρνει η εξίσωση του κύματος για ορισμένη απόσταση από την πηγή; Να σχεδιάσετε τη γραφική παράσταση αυτής της εξίσωσης.
2.3 Επαλληλία ή υπέρθεση κυμάτων
1. Να διατυπώσετε την αρχή της επαλληλίας.
2. Στο Σχήμα φαίνεται η ταυτόχρονη διάδοση δύο παλμών κατά μήκος ενός σχοινιού. Οι παλμοί διαδίδονται στο ίδιο επίπεδο με αντίθετες κατευθύνσεις. Ποια είναι η μορφή του σχοινιού όταν οι παλμοί συναντηθούν και ποια μετά τη συνάντηση;
3. Σε ποια περίπτωση παραβιάζεται η αρχή της επαλληλίας;
4. Πώς μπορούμε να αναλύσουμε σύνθετα κυματικά φαινόμενα;
5. Τι ονομάζουμε συμβολή;
2.4 Συμβολή δύο κυμάτων στην επιφάνεια νερού
1. Πότε λέμε ότι δύο κύματα συμβάλλουν ενισχυτικά;
2. Κύματα προκαλούνται στην επιφάνεια νερού από δύο πηγές. Σε ποια σημεία της επιφάνειας έχουμε ενίσχυση και σε ποια απόσβεση; Τι συμβαίνει στα υπόλοιπα σημεία της επιφάνειας;
3. Κύματα προκαλούνται στην επιφάνεια νερού από δύο πηγές. Να προσδιορίσετε μαθηματικά τη θέση των σημείων στα οποία έχουμε ενίσχυση και στα οποία έχουμε απόσβεση.
4. Κύματα προκαλούνται στην επιφάνεια νερού από δύο πηγές. Ποιος είναι ο γεωμετρικός τόπος των σημείων στα οποία έχουμε ενίσχυση και των σημείων που έχουμε απόσβεση;
2.5 Στάσιμα κύματα
1. Τι ονομάζουμε στάσιμο κύμα;
2. Κρατάμε την ελεύθερη άκρη ενός τεντωμένου σχοινιού που η άλλη του άκρη είναι στερεωμένη σε ακλόνητο σημείο και της δίνουμε μια ώθηση. Γιατί όταν η κυματική διαταραχή που δημιουργείται φθάσει στη στερεωμένη άκρη του σχοινιού δημιουργείται ένας ανακλώμενος παλμός; Να σχεδιάσετε τον προσπίπτοντα και τον ανακλώμενο παλμό.
Αν εξαναγκάσουμε το ελεύθερο άκρο του σχοινιού να κάνει αρμονική ταλάντωση το αρμονικό κύμα που δημιουργείται και το ανακλώμενο συμβάλλουν. Ποιο είναι το αποτέλεσμα αυτής της συμβολής;
3. Ποια είναι η σημαντικότερη διαφορά μεταξύ ενός στάσιμου και ενός μη στάσιμου κύματος;
4. Να εξάγετε την εξίσωση του στάσιμου κύματος.
5. Πώς από την εξίσωση του στάσιμου κύματος προκύπτει η θέση των δεσμών;
6. Πώς από την εξίσωση του στάσιμου κύματος προκύπτει η θέση των κοιλιών;
7. Πόσο απέχουν δύο διαδοχικοί δεσμοί ή δύο διαδοχικές κοιλίες μεταξύ τους;
8. Σε τι διαφέρει από ενεργειακή άποψη ένα στάσιμο από ένα μη στάσιμο κύμα;
9. Τι απογίνεται η ενέργεια που έχουν αρχικά τα κύματα η συμβολή των οποίων δίνει το στάσιμο κύμα;
2.6 Παραγωγή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων
1. Τι ονομάζεται ταλαντούμενο ηλεκτρικό δίπολο;
2. Να περιγράψετε τη διαδικασία παράγωγής ηλεκτρομαγνητικού κύματος από ταλαντούμενο ηλεκτρικό δίπολο.
3. Τι είναι το ηλεκτρομαγνητικό κύμα και πόση είναι η ταχύτητα διάδοσής του;
4. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του ηλεκτρομαγνητικού κύματος;
5. Ποια είναι γενικά η αιτία δημιουργίας ηλεκτρομαγνητικού κύματος;
6. Πόση είναι η διαφορά φάσης μεταξύ του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος;
7. Να γράψετε τις εξισώσεις που περιγράφουν το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο ενός αρμονικού ηλεκτρομαγνητικού κύματος που διαδίδεται κατά τη διεύθυνση x.
2.8 Το φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας
1. Πόσο είναι το μήκος κύματος των ραδιοκυμάτων, πώς δημιουργούνται και πού χρησιμοποιούνται;
2. Πόσο είναι το μήκος κύματος των μικροκυμάτων, πώς παράγονται και πού χρησιμοποιούνται;
3. Πόσο είναι το μήκος κύματος των υπέρυθρων κυμάτων, πώς παράγονται και τι συμβαίνει όταν υπέρυθρη ακτινοβολία απορροφάται από ένα σώμα;
4. Πόσο είναι το μήκος κύματος της ορατής ακτινοβολίας, πώς παράγεται αυτή η ακτινοβολία και ποιο είναι το αποτέλεσμά της όταν μπει στο ανθρώπινο μάτι;
5. Ποια ακτινοβολία ονομάζουμε μονοχρωματική; Πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε μονοχρωματική ακτινοβολία; Τι εννοούμε με την έκφραση «μονοχρωματικό φως με μήκος κύματος 580 nm»; Ποιες πηγές παράγουν φως που πλησιάζει πολύ το απόλυτα μονοχρωματικό φως;
6. Πόσο είναι το μήκος κύματος της υπεριώδους ακτινοβολίας; Ποια πηγή ακτινοβολίας στο ανθρώπινο περιβάλλον είναι ισχυρή πηγή υπεριώδους ακτινοβολίας; Πώς επηρεάζεται ο ανθρώπινος οργανισμός από την υπεριώδη ακτινοβολία;
7. Τι απογίνεται η υπεριώδης ακτινοβολία του Ήλιου που φθάνει στη Γη; Ποιο συστατικό της ατμόσφαιρας απορροφά κατά κύριο λόγο την επικίνδυνη υπεριώδη ακτινοβολία; Πώς μειώνεται αυτό το συστατικό;
8. Πόσο είναι το μήκος κύματος των ακτίνων x; Ποια είναι η πιο κοινή αιτία παραγωγής των ακτίνων x; Πού χρησιμοποιούνται οι ακτίνες x; Πώς οι ακτίνες x επηρεάζουν τους οργανισμούς;
9. Πόσο είναι το μήκος κύματος των ακτίνων γ; Πώς παράγονται οι ακτίνες γ; Πώς οι ακτίνες γ επηρεάζουν τους οργανισμούς;
2.9 Ανάκλαση και διάθλαση
1. Τι ονομάζουμε ανάκλαση;
2. Τι ονομάζεται κατοπτρική ανάκλαση;
3. Τι ονομάζεται διάχυση;
4. Γιατί τη νύχτα διακρίνουμε το στεγνό δρόμο όταν φωτίζεται από τους προβολείς του αυτοκινήτου ενώ δε διακρίνουμε το βρεγμένο δρόμο;
5. Τι προκύπτει πειραματικά για την ανακλώμενη ακτίνα στην κατοπτρική ανάκλαση;
6. Τι συμβαίνει όταν το φως συναντήσει την επιφάνεια που διαχωρίζει το μέσο, στο οποίο διαδίδεται από ένα άλλο διαφανές μέσο στο οποίο διαδίδεται με διαφορετική ταχύτητα;
7. Τι ονομάζεται δείκτης διάθλασης;
8. Τι προκύπτει πειραματικά για τη διαθλώμενη ακτίνα;
9. Να συγκρίνετε τη γωνία πρόσπτωσης και τη γωνία διάθλασης στις εξής περιπτώσεις: α) το φως διέρχεται από ένα υλικό σε κάποιο άλλο στο οποίο διαδίδεται με μικρότερη ταχύτητα. β) Το φως διέρχεται από ένα υλικό σε κάποιο στο οποίο διαδίδεται μεγαλύτερη ταχύτητα. γ) Το φως προσπίπτει κάθετα στη διαχωριστική επιφάνεια δύο υλικών στα οποία διαδίδεται με διαφορετική ταχύτητα.
10. Γιατί όταν το φως διαδίδεται από το κενό σε κάποιο υλικό η ακτίνα πλησιάζει πάντα την κάθετη;
11. Να αποδείξετε ότι η πορεία που ακολουθεί το φως όταν μεταβαίνει από ένα υλικό a σε ένα υλικό b είναι ίδια με την πορεία που ακολουθεί όταν μεταβαίνει από το b στο a.
12. Γιατί όταν το μονοχρωματικό φως διέρχεται από ένα υλικό σε άλλο η συχνότητά του δεν αλλάζει; Γιατί αλλάζει το μήκος κύματος;
13. Να αποδείξετε ότι το μήκος κύματος μιας μονοχρωματικής ακτινοβολίας η οποία μεταβαίνει από το κενό ή τον αέρα σε κάποιο άλλο ελαττώνεται.
14. Με κατάλληλο σχήμα να εξηγήσετε το φαινόμενο της φαινομενικής ανύψωσης στο νερό.
15. Ποιες επιφάνειες παίζουν για τα ραδιοκύματα το ρόλο που παίζουν οι καθρέφτες για το φως;
16. Ποιος είναι ο ρόλος της παραβολικής μεταλλικής επιφάνειας που υπάρχει σε πολλές κεραίες εκπομπής;
17. Ποιος είναι ο ρόλος της παραβολικής μεταλλικής επιφάνειας που υπάρχει σε πολλές κεραίες λήψης;
2.10 Ολική εσωτερική ανάκλαση
1. Φως διαδίδεται από υλικό με δείκτη διάθλασης na σε υλικό με δείκτη διάθλασης nb για τα οποία ισχύει: na > nb. Να αποδείξετε ότι όταν η γωνία πρόσπτωσης είναι μεγαλύτερη από μια ορισμένη γωνία, η γωνία ανακλάται ολικά από τη διαχωριστική επιφάνεια.
2. Τι ονομάζουμε κρίσιμη ή οριακή γωνία δύο μέσων στα οποία διαδίδεται το φως; Να αποδείξετε τη σχέση που συνδέει την κρίσιμη γωνία με τους δείκτες διάθλασης των δύο υλικών.
3. Γιατί όταν το φως διαδίδεται από οπτικά αραιότερο σε οπτικά πυκνότερο μέσο δεν συμβαίνει το φαινόμενο της ολικής εσωτερικής ανάκλασης;
4. Πότε συμβαίνει το φαινόμενο της ολικής εσωτερικής ανάκλασης;
5. Γιατί το διαμάντι λαμποκοπά έντονα;
6. Σε ισοσκελές ορθογώνιο γυάλινο πρίσμα μια ακτίνα εισέρχεται κάθετα προς τη μία κάθετη πλευρά του πρίσματος. Η κρίσιμη γωνία για το γυαλί στον αέρα είναι 41,10. Να σχεδιάσετε την πορεία της ακτίνα μέσα στο πρίσμα. Το φως θα βγει από το πρίσμα και αν ναι με ποια γωνία; Να απαντήσετε στα προηγούμενα ερωτήματα όταν η προσπίπτουσα ακτίνα είναι κάθετη στην υποτείνουσα.
4. ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ
4.1 Εισαγωγή
1. Τι ονομάζουμε υλικό σημείο; Ποια κίνηση είναι δυνατό να εκτελέσει ένα υλικό σημείο;
2. Ποιες κινήσεις είναι δυνατό να εκτελούν τα σώματα που έχουν διαστάσεις;
3. Ποια σώματα ονομάζουμε μηχανικά στερεά;
4.2 Κινήσεις στερεών σωμάτων
1. Ποια κίνηση ονομάζουμε μεταφορική;
2. Ποιοι νόμοι ισχύουν στη μεταφορική κίνηση των στερεών;
3. Σώμα κάνει μεταφορική κίνηση. Πώς μετατοπίζεται ένα ευθύγραμμο τμήμα που συνδέει δύο τυχαία σημεία του;
4. Σώμα εκτελεί στροφική κίνηση. Τι ονομάζουμε άξονα περιστροφής;
5. Ποιο είναι κατάλληλο μέγεθος για να περιγράψει το πόσο γρήγορα περιστρέφεται ένα σώμα;
6. Ποια είναι η διεύθυνση του διανύσματος της γωνιακής ταχύτητας;
7. Σώμα εκτελεί στροφική κίνηση. Ποια σχέση υπάρχει μεταξύ της γωνιακής και της γραμμικής ταχύτητας κάθε σημείου του σώματος;
8. Τι ονομάζεται γωνιακή επιτάχυνση; Να γράψετε τον αντίστοιχο τύπο. Ποια είναι η μονάδα της γωνιακής επιτάχυνσης στο Διεθνές Σύστημα.
9. Πότε λέμε ότι ένα σώμα κάνει σύνθετη κίνηση; Πώς μπορεί να μελετηθεί μια σύνθετη κίνηση;
10. Η κίνηση ενός τροχού που κυλίεται είναι δυνατό να θεωρηθεί ως το αποτέλεσμα της επαλληλίας μιας μεταφορικής και μιας περιστροφικής κίνησης. Να προσδιορίσετε αυτές τις κινήσεις.
11. Τι ονομάζουμε κέντρο μάζας;
12. Σε ποια περίπτωση το κέντρο μάζας ενός σώματος συμπίπτει με το κέντρο βάρους του σώματος;
13. Να αποδείξετε τη σχέση που συνδέει μεταξύ τους την ταχύτητα του κέντρου μάζας ενός τροχού που κυλίεται, τη γωνιακή ταχύτητα του τροχού και την ακτίνα του.
14. Να αποδείξετε τη σχέση που συνδέει μεταξύ τους την επιτάχυνση του κέντρου μάζας ενός τροχού που κυλίεται, τη γωνιακή ταχύτητα του τροχού και την ακτίνα του.
4.3 Ροπή δύναμης
1. Τι ονομάζουμε ροπή δύναμης ως προς άξονα περιστροφής; Ποια είναι η μονάδα μέτρησής της ροπής;
2. Πότε η τιμή της ροπής είναι θετική και πότε αρνητική;
3. Σε ελεύθερο σώμα ασκείται δύναμη που ο φορέας της διέρχεται από το κέντρο μάζας του. Πώς θα κινηθεί το σώμα;
4. Σε ελεύθερο σώμα ασκείται δύναμη που ο φορέας της δεν διέρχεται από το κέντρο μάζας του. Πώς θα κινηθεί το σώμα;
5. Τι ονομάζουμε ροπή δύναμης ως προς σημείο;
6. Πότε δύο δυνάμεις αποτελούν ζεύγος;
7. Να υπολογίσετε τη ροπή ζεύγους δυνάμεων ως προς ένα σημείο. Η ροπή ζεύγους εξαρτάται από τη θέση του σημείου;
4.4 Ισορροπία στερεού σώματος
1. Στερεό έχει σταθερό άξονα. Με ποια προϋπόθεση ισορροπεί;
2. Με ποια προϋπόθεση ένα στερεό σώμα ισορροπεί;
4.5 Ροπή αδράνειας
1. Τι ονομάζουμε ροπή αδράνειας ενός στερεού; Ποια είναι η μονάδα μέτρησής της;
2. Να διατυπώσετε το θεώρημα των παράλληλων αξόνων ή θεώρημα Steiner.
4.6 Θεμελιώδης νόμος της στροφικής κίνησης
1. Να διατυπώσετε το θεμελιώδη νόμο της στροφικής κίνησης. Ποιος είναι ο αντίστοιχος τύπος;
2. Τι εκφράζει η ροπή αδράνειας;
3. Με ποια προϋπόθεση ισχύει ο νόμος της στροφικής κίνησης στις σύνθετες κινήσεις;
4.7 Στροφορμή
1. Τι ονομάζουμε στροφορμή υλικού σημείου που κινείται σε περιφέρεια κύκλου;
2. Τι ονομάζουμε στροφορμή στερεού σώματος; Να αποδείξετε τη σχέση που συνδέει μεταξύ τους τη στροφορμή ενός στερεού σώματος, τη ροπή αδράνειάς του και τη γωνιακή ταχύτητά του.
3. Τι ονομάζουμε σπιν;
4. Ποια σχέση συνδέει το σπιν του ηλεκτρονίου, του πρωτονίου και του νετρονίου με τη σταθερά του Πλανκ;
5. Τι ονομάζουμε στροφορμή συστήματος;
6. Ποια είναι η γενικότερη διατύπωση του θεμελιώδους νόμου της στροφικής κίνησης; Πώς προκύπτει η αντίστοιχη μαθηματική σχέση;
7. Ποια είναι η γενικότερη διατύπωση του θεμελιώδους νόμου της στροφικής κίνησης για σύστημα σωμάτων; Πώς προκύπτει η αντίστοιχη μαθηματική σχέση;
4.8 Διατήρηση της στροφορμής
1. Να διατυπώσετε το νόμο διατήρησης της στροφορμής σε ένα σώμα. Να αποδείξετε την αντίστοιχη μαθηματική σχέση.
2. Διατηρείται η στροφορμή της Γης κατά την περιστροφή της Γης γύρω από τον εαυτό της; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.
3. Να διατυπώσετε την αρχή διατήρησης της στροφορμής σε σύστημα σωμάτων. Να αποδείξετε την αντίστοιχη μαθηματική σχέση.
4. Αν λόγω ανακατανομής της μάζας (εξαιτίας εσωτερικών δυνάμεων) μεταβληθεί η ροπή αδράνειας ενός σώματος, η γωνιακή ταχύτητα του σώματος μεταβάλλεται. Ποια σχέση συνδέει την αρχική γωνιακή ταχύτητα με την τελική; Πώς προκύπτει αυτή η σχέση;
5. Αθλήτρια του καλλιτεχνικού πατινάζ στριφογυρίζει στο παγοδρόμιο. Γιατί όταν συμπτύσσει ή εκτείνει τα χέρια ή τα πόδια της η γωνιακή ταχύτητά της μεταβάλλεται;
6. Γιατί όταν οι ακροβάτες θέλουν να κάνουν πολλές στροφές στον αέρα συμπτύσσουν τα χέρια και τα πόδια τους;
7. Τα αστέρια τα οποία στο τελευταίο στάδιο της ζωής τους έχουν μάζα από 1,4 έως 2,5 φορές τη μάζα του Ήλιου μετατρέπονται σε αστέρες νετρονίων ή pulsars. Τα αστέρια αυτά όταν εξαντλήσουν τις πηγές ενέργειάς που διαθέτουν συρρικνώνονται λόγω της βαρύτητας μέχρις ότου οι πυρήνες των ατόμων τους αρχίζουν να εφάπτονται με αποτέλεσμα η ακτίνα ενός τέτοιου αστεριού να είναι μόνο 15 – 20 km. Συγχρόνως η ταχύτητα περιστροφής τους αυξάνεται δραματικά. Υπολογίζεται ότι ένας αστέρας νετρονίων περιστρέφεται με συχνότητα 3000 στροφές το δευτερόλεπτο ενώ η περίοδος περιστροφής του Ήλιου είναι 25 μέρες. Γιατί αυξάνεται η ταχύτητα περιστροφής του αστεριού; Θεωρώντας ότι το αστέρι είναι συμπαγής σφαίρα με ροπή αδράνειας και ότι αρχικά η περίoδος περιστροφής του συμπίπτει με την περίοδο περιστροφής του Ήλιου να υπολογίσετε την αρχική ακτίνα του αστεριού.
4.9 Κινητική ενέργεια λόγω περιστροφής
1. Να αποδείξετε τη σχέση που συνδέει την κινητική ενέργεια ενός σώματος λόγω περιστροφής με τη ροπή αδράνειας και τη γωνιακή ταχύτητα του σώματος.
2. Να γράψετε τον τύπο της κινητικής ενέργειας ενός σώματος που εκτελεί συγχρόνως μεταφορική και περιστροφική κίνηση αναφέροντας τα μεγέθη που εμφανίζονται σε αυτόν τον τύπο.
4.10 Έργο κατά τη στροφική κίνηση
1. Να αποδείξετε τη σχέση που συνδέει μεταξύ τους το έργο μιας δύναμης που ασκείται στην περιφέρεια τροχού, τη ροπή της δύναμης και τη γωνία κατά την οποία στρέφεται ο τροχός. Ποια μορφή παίρνει αυτή η σχέση όταν η ροπή είναι σταθερή;
2. Να αποδείξετε τη σχέση που συνδέει μεταξύ τους την ισχύ μιας δύναμης που ασκείται στην περιφέρεια τροχού, τη ροπή της δύναμης και τη γωνιακή ταχύτητα του τροχού.
3. Ποια μορφή παίρνει το θεώρημα έργου – ενέργειας στη στροφική κίνηση; Να διατυπώσετε αυτό το θεώρημα.
5. ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΚΑΙ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ
5.2 Κρούσεις
1. Τι ονομάζουμε κρούση;
2. Ποια κρούση ονομάζουμε κεντρική;
3. Ποια κρούση ονομάζουμε έκκεντρη;
4. Ποια κρούση ονομάζουμε πλάγια;
5. Γιατί για τη χρονική διάρκεια της κρούσης το σύστημα είναι δυνατό να θεωρηθεί μονωμένο;
6. Ποια κρούση ονομάζουμε ελαστική;
7. Ποια κρούση ονομάζουμε ανελαστική;
8. Ποια κρούση ονομάζουμε πλαστική;
5.3 Κεντρική ελαστική κρούση δύο σφαιρών
1. Δύο σφαίρες συγκρούονται κεντρικά και ελαστικά. Γνωρίζοντας τις μάζες τους και τις αρχικές ταχύτητές τους να υπολογίσετε τις ταχύτητές τους μετά την κρούση. Τι συμβαίνει όταν η μάζα του ενός σώματος είναι ίση με τη μάζα του άλλου; Τι συμβαίνει όταν το ένα από τα δύο σώματα ήταν αρχικά ακίνητο;
5.4 Ελαστική κρούση σώματος με άλλο ακίνητο πολύ μεγάλης μάζας
1. Δύο σφαίρες συγκρούονται κεντρικά και ελαστικά. Η μια σφαίρα έχει πολύ μεγαλύτερη μάζα από την άλλη και είναι ακίνητη. Να προσδιορίσετε τις τελικές ταχύτητες των σφαιρών σε σχέση με τις αρχικές.
2. Σφαίρα προσκρούει ελαστικά και πλάγια σε τοίχο. Να αποδείξετε ότι η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης.
5.9 Φαινόμενο Doppler
1. Καθόμαστε ακίνητοι στην αποβάθρα ενός σταθμού την ώρα που πλησιάζει ένα τρένο κινούμενο με σταθερή ταχύτητα. Ακούμε οξύτερο (μεγαλύτερης συχνότητας) ή βαρύτερο (μικρότερης συχνότητας) απ’ όσο όταν το τρένο απομακρύνεται από εμάς, αφού μας έχει προσπεράσει;
2. Καθόμαστε ακίνητοι στην αποβάθρα ενός σταθμού την ώρα που πλησιάζει ένα τρένο κινούμενο με σταθερή ταχύτητα. Σ’ όλη τη διάρκεια της κίνησης η συχνότητα του ήχου που αντιλαμβάνεται ο μηχανοδηγός μεταβάλλεται; Να συγκρίνεται τη συχνότητα του ήχου που αντιλαμβάνεται ο μηχανοδηγός με τη συχνότητα που αντιλαμβάνεστε εσείς.
3. Τι λέγεται φαινόμενο Doppler;
4. Μια ακίνητη πηγή ως προς ένα μέσο διάδοσης του ήχου εκπέμπει ήχο συχνότητας fs. Ένας παρατηρητής Α που είναι επίσης ακίνητος ως προς το μέσο διάδοσης αντιλαμβάνεται ότι η συχνότητα του ήχου είναι fA. Να προσδιορίσετε τη σχέση μεταξύ των συχνοτήτων fs και fA.
5. Μια ακίνητη πηγή ως προς ένα μέσο διάδοσης του ήχου εκπέμπει ήχο συχνότητας fs. Ένας παρατηρητής πλησιάζει την πηγή με ταχύτητα υΑ ως προς το μέσο διάδοσης και αντιλαμβάνεται ότι η συχνότητα του ήχου είναι fA. Να προσδιορίσετε τη σχέση μεταξύ των συχνοτήτων fs και fA.
6. Μια πηγή κινείται ισοταχώς με ταχύτητα υs ως προς ένα μέσο διάδοσης του ήχου πλησιάζοντας έναν παρατηρητή ο οποίος είναι ακίνητος ως προς το μέσο διάδοσης. Ο παρατηρητής αντιλαμβάνεται ότι η συχνότητα του ήχου είναι fA. Όταν η πηγή είναι ακίνητη ως προς ένα μέσο διάδοσης του ήχου, εκπέμπει ήχο συχνότητας fs. Να προσδιορίσετε τη σχέση μεταξύ των συχνοτήτων fs και fA.
7. Ένας παρατηρητής πλησιάζει μια πηγή ήχου με ταχύτητα υΑ ως προς το μέσο διάδοσης του ήχου. Συγχρόνως η πηγή κινείται ισοταχώς με ταχύτητα υs ως προς το μέσο διάδοσης πλησιάζοντας τον παρατηρητή Ο παρατηρητής αντιλαμβάνεται ότι η συχνότητα του ήχου είναι fA. Όταν η πηγή είναι ακίνητη ως προς το μέσο διάδοσης του ήχου, εκπέμπει ήχο συχνότητας fs. Να προσδιορίσετε τη σχέση μεταξύ των συχνοτήτων fs και fA.
8. Η απόσταση μεταξύ ενός παρατηρητή και μιας πηγής ήχου ελαττώνεται. Η συχνότητα του ήχου που ακούει ο παρατηρητής είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από τη συχνότητα της πηγής;
9. Για ποιες μορφές κύμανσης ισχύει το φαινόμενο Doppler; Ισχύει για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα;
10. Πότε το φαινόμενο Doppler δίνει αισθητά αποτελέσματα για το φως;
11. Πώς παρατηρώντας το φως που εκπέμπει ένα άστρο βγάζουμε συμπεράσματα για την ταχύτητα με την οποία κινείται το άστρο σε σχέση με τη Γη;
12. Ποιος είναι ο σημαντικότερος λόγος για τον οποίο η σχέση που περιγράφει το φαινόμενο Doppler για το φως είναι διαφορετική από τη σχέση στην οποία καταλήγουμε για τον ήχο;
13. Με ποιο τρόπο η αστυνομία εφοδιασμένη με συσκευές ραντάρ ελέγχει υπολογίζει την ταχύτητα ενός οχήματος;
14. Ποιο φαινόμενο αξιοποιούμε για τη μέτρηση της ταχύτητας των αυτοκινήτων, των αεροπλάνων, των πολύ μακρινών ουράνιων σωμάτων και της ροής του αίματος;
