المپياد جهاني فيزيك
 برندگان مسابقه‌ي المپياد فيزيك
 
 اندازه حركت و سورتمه (مسابقه‌ي شماره‌ي 29)
اندازه حركت و سورتمه (مسابقه‌ي شماره‌ي 29)مسابقه فيزيك
سرعت سورتمه را در سه حالت ذيل با يكديگر مقايسه كنيد ... سؤال همراه با جواب

اندازه حركت و سورتمه


سؤال

فرض كنيد سوار بر سورتمه‌اي شده‌ايد كه با يك ضربه‌ي اوليه بر روي يخ سُر مي‌خورد. يخ فاقد اصطكاك است. برف به‌طور عمودي (به‌شكل يخ) بر روي سورتمه مي‌بارد.



 

در نظر بگيريد كه سورتمه در مسيري شكافته شده روي برف در خط مستقيم كشيده مي‌شود. براي كشيدن سورتمه سه راه‌حل ذيل مطرح است. كدام‌يك از اين راه‌حل‌ها باعث مي‌شود كه سورتمه سريع‌تر حركت كند؟ كدام‌يك باعث حركت كُندتر مي‌شود؟ دلايل خود را مطرح كنيد.

الف – برف توسط شما به‌سمت خارج سورتمه جاروب مي‌شود به‌گونه‌اي كه از سورتمه در مسيري عمود بر آن دور مي‌شود. اين عمليات تنها شامل جاروب برف در مسير سورتمه انجام مي‌شود.

ب - برف توسط شما به‌سمت خارج سورتمه جاروب مي‌شود به‌گونه‌اي كه از سورتمه در مسيري عمود بر آن دور مي‌شود. اين عمليات شامل جاروب برف در مسير يخ انجام مي‌شود.

ج – شما هيچ كاري انجام نمي‌دهيد.
















جواب
به‌ترتيب بهترين تا بدترين سرعت راه‌حل‌هاي ب، ج و الف توصيه مي‌شود. اين موضوع توسط قانون بقاي اندازه حركت قابل بيان است. هيچ نيروي افقي بيروني بر روي سورتمه و برف اعمال نمي‌شود. بنابراين جمع اندازه حركت سورتمه به‌علاوه‌ي برف در هر زمان ثابت است.

راه‌حل شماره‌ي ب براي تأمين سرعت بيش‌تر مؤثرتر است. علت آن است كه برف در وضعيت ب منجر به اندازه حركت به‌سمت جلو نمي‌شود در حالي كه در وضعيت ج منجر به حركت رو به جلو سورتمه مي‌گردد.

راه‌حل شماره‌ي ج نسبت به راه‌حل شماره‌ي الف به‌دليل ذيل منجر به سرعت بيش‌تر سورتمه مي‌شود. زماني كه دانه‌ي برف در وضعيت الف به‌سمت بيرون سورتمه جاروب مي‌شود - در حالي كه سورتمه بر روي يخ بدون اصطكاك رانده مي‌شود - داراي سرعت اوليه‌اي برابر با سرعت سورتمه است.

اما زماني كه دانه‌ي برف بعدي به سورتمه برخورد مي‌كند سرعت سورتمه كم‌تر مي‌شود. بنابراين دانه‌هاي برفي كه به‌سمت بيرون سورتمه رانده مي‌شوند داراي سرعت بيش‌تري نسبت به سورتمه خواهند شد. در نتيجه سورتمه با سرعتي كم‌تر از مركز ثقل مجموع دانه‌ي برف به‌علاوه‌ي سورتمه حركت خواهد كرد.

اما سرعت اخير حقيقتاً برابر سرعت سورتمه در وضعيت ج است.

1386/6/23لينک مستقيم

فرستنده :
الهه HyperLink HyperLink 1386/6/31
مـتـن : حالت 1 سريعتر مي رود . با توجه به قانون دوم نيتون وقتي به سورتمه نيرويي وارد مي شود ، شتابي مي گيرد كه با برايند نيرو هاي وارد بر سورتمه نسبت مستقيم دارد وبا آن هم جهت است و با جرم سورتمه نسبت وارون دارد .
حالت 2 - كند تر حركت مي كند . در حالت بعدي قانون سوم نيتون مطرح مي شود . در اين حالت وارد كردن نيرو يك جانبه نيست و همواره عملي دو جانبه بين سورتمه وبرف است .
پاسـخ : الهه جان!
دقت كنيد كه هيچ نيروي افقي بيروني بر سورتمه وارد نمي‌شود. توضيح لازم در جواب سؤال آمده است.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1386/6/25
مـتـن : زماني كه كاري انجام نمي دهيم چون در حالتهاي قبلي مقداري از نيرو صرف خنثي كردن نيروهاي اعمالي ما مي شود.
پاسـخ :سعيد جان!
به جهت جاروب شدن برف و جهت حركت سورتمه توجه كن! و دو مرتبه اين مسأله را مورد بررسي قرار بده!

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  3236
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  3236