1. Μικρό σώμα του παρακάτω σχήματος αρχικά ισορροπεί πάνω σε λείο οριζόντιο επίπεδο δεμένο στο άκρο ιδανικού ελατηρίου σταθεράς \[k\]. Εκτρέπω το σώμα κατά \[x_0=A_0\] κατά τη διεύθυνση του άξονα του ελατηρίου και φορά προς τα δεξιά που θεωρώ θετική και απ’ τη θέση αυτή το αφήνω ελεύθερο. Το σώμα στη διάρκεια της κίνησής του δέχεται αντιτιθέμενη δύναμη απ’ τον αέρα της μορφής \[F_{αν}=-bυ\] όπου \[b\] η σταθερά απόσβεσης και \[υ\] η αλγεβρική τιμή της ταχύτητάς του. Στη διάρκεια της πρώτης περιόδου της κίνησης έχει μέγιστη ταχύτητα μέτρου \[υ_{max,0}\].
A. Τη μέγιστη κατά μέτρο ταχύτητα την αποκτά όταν περνά:
α) απ’ τη θέση \[ x=0 \] για πρώτη φορά.
β) απ’ τη θέση \[ x=\frac{ bυ_{max,0} } { k } \] για πρώτη φορά.
γ) απ’ τη θέση \[x=-\frac{bυ_{max,0} }{k} \] για πρώτη φορά.
Β. Στην παραπάνω κίνηση όσο αυξάνεται ο αριθμός των ταλαντώσεων, η θέση που αποκτά την μέγιστη κατά μέτρο ταχύτητα στη διάρκεια κάθε περιόδου:
α) πλησιάζει τη Θ.Φ.Μ. \[(x=0)\]
β) απομακρύνεται απ’ τη Θ.Φ.Μ.
γ) είναι σταθερή και ταυτίζεται με τη Θ.Φ.Μ.
2. Σώμα μάζας \[m\] ισορροπεί ακίνητο στο κάτω άκρο ιδανικού ελατηρίου σταθεράς \[k\] που το άλλο άκρο του είναι ακλόνητα στερεωμένο. Το σύστημα βρίσκεται σε λείο κεκλιμένο επίπεδο γωνίας κλίσης \[φ\]. Στο σώμα ασκείται το βάρος, η δύναμη του ελατηρίου και η κάθετη αντίδραση από το κεκλιμένο επίπεδο. Ανυψώνω το σώμα κατά τη διεύθυνση του κεκλιμένου επιπέδου μέχρι τη θέση που το ελατήριο έχει το φυσικό του μήκος και απ’ τη θέση αυτή το αφήνω την \[t=0\] και αυτό εκτελεί α.α.τ. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; 3. Στο παρακάτω διάγραμμα δίνεται η γραφική παράσταση της απομάκρυνσης ταλαντωτή απ’ τη Θ.Ι. του σε μια φθίνουσα αρμονική ταλάντωση. Η αντιτιθέμενη δύναμη που δέχεται ο ταλαντωτής:
4. Ο ταλαντωτής ιδιοσυχνότητας \[f_0\] εκτελεί εξαναγκασμένη μηχανική ταλάντωση πλάτους \[Α\] με σταθερή συχνότητα διεγέρτη \[f_δ ≠ f_0\]. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές; 5. Τα δύο κατακόρυφα ιδανικά ελατήρια του διπλανού σχήματος έχουν σταθερές \[k_1, k_2\] και το σώμα μάζας \[m\] είναι προσδεμένο στα ελεύθερα άκρα και των δύο ελατηρίων. Στη Θ.Ι. του σώματος, τα δύο ελατήρια έχουν παραμορφώσεις \[Δ\ell_1\] και \[Δ\ell_2\] αντίστοιχα. Εκτρέπω το σώμα κατά \[d\] κατακόρυφα προς τα κάτω και το αφήνω απ’ τη θέση αυτή ελεύθερο. Το σώμα εκτελεί α.α.τ. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές;
6. Σώμα ισορροπεί ακίνητο και δεμένο στο πάνω άκρο κατακόρυφου ιδανικού ελατηρίου που το άλλο άκρο του είναι ακλόνητα στερεωμένο σε δάπεδο. Αρχικά στο σώμα ασκείται η δύναμη του ελατηρίου και το βάρος του. Κάποια στιγμή αρχίζω να ασκώ στο σώμα κατακόρυφη σταθερή δύναμη \[F\] και το σώμα αρχίζει ν’ ανυψώνεται. Όταν το σώμα περνά απ’ τη θέση \[x_0\] καταργώ ακαριαία τη δύναμη και το σώμα εκτελεί α.α.τ. πλάτους \[Α\]. Ποιες απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές; 9. Σώμα εκτελεί α.α.τ. περιόδου \[ Τ \]. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η μεταβολή της επιτάχυνσης του σώματος σε συνάρτηση με το χρόνο. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές;
11. Σε μια α.α.τ. με περίοδο \[Τ\], η αρχική φάση είναι μηδενική. Ποιες απ’ τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; 14. Σώμα εκτελεί φθίνουσα μηχανική ταλάντωση που η αντιτιθέμενη δύναμη είναι της μορφής \[F_{αν}=-bυ\] όπου \[b\] η σταθερά απόσβεσης και \[υ\] η αλγεβρική τιμή της ταχύτητάς του. Η σταθερά \[b\] είναι πολύ μικρή. Στη διάρκεια μιας περιόδου ο ρυθμός παραγωγής θερμότητας στον ταλαντωτή: 18. Στο άκρο ιδανικού ελατηρίου σταθεράς \[k\] έχουμε συνδέσει σώμα μάζας \[m_1=m\] που με τη σειρά του είναι συνδεμένο μέσω αβαρούς και μη εκτετού νήματος με δεύτερο σώμα μάζας \[m_2=m\]. Το συνολικό σύστημα εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση με τη βοήθεια τροχού-διεγέρτη που έχει σταθερή συχνότητα \[f_δ=\frac{1}{2π} \sqrt{\frac km}\] . Κάποια χρονική στιγμή κόβουμε το νήμα και το σώμα μάζας \[m_1\] εξακολουθεί να εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση.Α) Αν οι συχνότητες των ταλαντώσεων πριν και μετά το κόψιμο του νήματος είναι αντίστοιχα \[f_1\] και \[f_2\] τότε ισχύει:
α) \[f_1=\frac{1}{2π} \sqrt{ \frac{k}{2m} }\] , \[f_2=\frac{1}{2π} \sqrt{ \frac km }\].
β) \[ f_1 = f_2 = \frac{1}{2π} \sqrt{\frac{k}{2m}} \].
γ) \[f_1 = f_2 = \frac{1}{2π} \sqrt{\frac{ k }{ m } } \].
Β) Αν τα πλάτη των ταλαντώσεων πριν και μετά το κόψιμο του νήματος είναι αντίστοιχα \[A_1,\, A_2\] τότε ισχύει:
α) \[Α_1 = Α_2\]. β) \[ Α_2 > Α_1 \]. γ) \[Α_1 > Α_2\].
19. Δύο σώματα Α, Β με ίσες μάζες είναι δεμένα στα άκρα δύο ανεξάρτητων ιδανικών ελατηρίων και εκτελούν φθίνουσες ταλαντώσεις μικρής απόσβεσης με ίδιο αρχικό πλάτος \[Α_0\]. Οι συνισταμένες δυνάμεις για την κάθε ταλάντωση δίνονται απ’ τις σχέσεις \[ΣF_A=-100 x_A-2υ_Α\] (S.I.), \[ΣF_B=-100x_A-4υ_Α\] (S.I.) όπου \[x,\, υ\] οι αλγεβρικές τιμές της απομάκρυνσης και της ταχύτητας αντίστοιχα για τον κάθε ταλαντωτή.Α. Τη χρονική στιγμή \[t=0\]:
α) το σώμα Α έχει μεγαλύτερη ενέργεια ταλάντωσης.
β) το σώμα Β έχει μεγαλύτερη ενέργεια ταλάντωσης.
γ) τα δύο σώματα έχουν ίσες ενέργειες ταλάντωσης.
Β. Για τις συχνότητες των δύο ταλαντωτών ισχύει:
α) \[f_A=f_B\]. β) \[f_A > f_B\]. γ) \[ f_A < f_B\].
Γ. Για τους χρόνους ημιζωής των δύο ταλαντώσεων \[t_{\frac 12 A},\, t_{\frac 12 B}\] ισχύει:
α) \[t_{\frac 12 A}=t_{\frac 12 B}\].
β) \[t_{\frac 12 A} < t_{\frac 12 B} \].
γ) \[t_{\frac 12 A} > t_{\frac 12 B} \].
20. Σώμα ισορροπεί ακίνητο δεμένο στο κάτω άκρο κατακόρυφου ιδανικού ελατηρίου σταθεράς \[k\] που το άλλο άκρο του είναι ακλόνητα δεμένο σε οροφή. Στη Θ.Ι. του το ελατήριο έχει επιμήκυνση \[Δ\ell\]. Την \[t=0\] αρχίζω να ασκώ σταθερή κατακόρυφη δύναμη \[F\] και το σώμα αρχίζει να κατέρχεται εκτελώντας α.α.τ. Ποιες απ’ τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές; 21. Σύστημα ιδανικό ελατήριο-σώμα εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση και βρίσκεται σε κατάσταση συντονισμού. Στην κατάσταση αυτή: 23. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; 24. Σύστημα ιδανικό ελατήριο-σώμα βρίσκεται σε λείο οριζόντιο επίπεδο και ισορροπεί ακίνητο στη θέση που το ελατήριο έχει το φυσικό του μήκος. Στη θέση αυτή την \[t=0\] προσδίνω στο σώμα ταχύτητα \[υ_0\] που έχει τη διεύθυνση του άξονα του ελατηρίου. Το σύστημα αρχίζει να εκτελεί α.α.τ. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; 29. Σε μια φθίνουσα μηχανική ταλάντωση το πλάτος της μειώνεται σύμφωνα με τη σχέση \[Α=Α_0\, e^{-Λt}\] όπου \[Λ\] θετική σταθερά. Την \[t=0\] ο ταλαντωτής έχει ενέργεια \[E_{T,0}\].A. Ο χρόνος υποδιπλασιασμού της ενέργειας της ταλάντωσης είναι:
α) \[ t_{\frac 12}' = \frac{ln2}{Λ} \].
β) \[t_{\frac 12}' = \frac{2ln2}{Λ} \].
γ) \[ t_{\frac 12}'=\frac{ \sqrt{2} }{2} \frac{ln2}{Λ} \].
δ) \[ t_{\frac 12}'=\frac{ln2}{2Λ}\].
Β. Απ’ τη χρονική στιγμή \[t=0\] μέχρι τη χρονική στιγμή \[t_1=\frac{2ln2}{Λ}\] απ’ τον ταλαντωτή έχει εκλυθεί θερμότητα \[Q\] όπου:
α) \[Q=\frac{7E_{T,0}}{8} \].
β) \[Q=\frac{E_{T,0}}{16}\].
γ) \[Q=\frac{15}{16} E_{T,0}\].
δ) \[Q=\frac{31}{32} E_{T,0}\].
