אנרגיות-פיסיקה 1מ

[מנוי]

השאלה עוסקת באנרגיה פעם אחת שאולים כמה אנרגיה צריך לתת לכדור המחובר למוט כדי שהכדור יעלה לשיא הגובה.

ומקבלים משוואה mgh=0.5mv^2

 

 

 

 

פעם שניה מנסים לפתור את אותה השאלה רק הפעם הכדור מחובר לחוט ,ואז הם טוענים שיש לפתור את השאלה תוך התחשבות בשיקולים אחרים.

 

הם נותנים את ההסבר הזה:

http://i.imgur.com/71QAr7B.png

 

 

 

 

למשהו יש מושג למה הם מתכוונים? אני לא מבין למה אי אפשר לפתור את השאלה תוך התחשבות באנרגיות כמו קודם.מה זה משנה אם זה חוט או מוט?

 

 

[מנוי]

איך בכלל כוח המדומה קשור לבעיה?

הרי כל השאלה נפתרת במערכת אינרציאלית.

[אודי]

תסתכל על השורה האחרונה בתצלום מסך שלך - בסופו של דבר אתה אכן פותר את התרגיל באמצעות אנרגיות.

מטרת ההסבר פה היא להראות לך שבניגוד למקרה המוט, הכדור צריך להגיע לשיא הגובה עם מהירות שונה מאפס.

אתה יכול למצוא את המהירות הזו מתוך הכוח הצנטריפוגלי או במערכת האינרציאלית, אין הבדל.

אבל אתה חייב למצוא את המהירות בשיא הגובה כדי שתוכל למצוא את המהירות בתחתית המסלול המעגלי מתוך משוואת שימור האנרגיה.

 

ההבדל בין מוט לחוט הוא שהמוט מפעיל על הכדור כוח נורמלי והחוט לא.

הכוח הנורמלי שהמוט מפעיל על הכדור ימנע ממנו ליפול ישר למטה אם הכדור יגיע לשיא הגובה במהירות אפס. ולכן אם הכדור והמוט הגיעו לשיא הגובה במהירות אפס הם ישלימו מסלול מעגלי.

החוט לא מסוגל למנוע מהכדור ליפול ישר למטה אם הוא מגיע לשיא הגובה עם מהירות אפס, ולכן במקרה של החוט הכדור צריך להגיע לשיא הגובה עם מהירות שמספיקה להשלמת מסלול מעגלי (או מהירות שעבורה הכבידה מספקת את התאוצה הרדיאלית המתאימה בשיא).

[מנוי]

אם אני נותן לך מהירות שמקיימת את המשוואה mgh=0.5mv^2

האם הוא יגיע לשיא הגובה ויפול או שהוא אפילו לא יגיע לשיא הגובה?

אם לו, למה הוא לא יגיע, הרי משיקולי אנרגיות הוא אמור להגיע,לא?

[אודי]

טל"ח

[מנוי]

אם כך זה ברור, אבל שים לב שבציור הם עושים קו מקווקו וקו שחור בולט, אני חשבתי שקו השחור הבולט זה הקו של תנועת הכדור במקרה של mgh=0.5mv^2.

 

אם כך, מה הוא לדעתך מסמן הקו השחור הבולט?

 

(אני מדבר על צילום המסך למעלה, בציור של הכדור מחובר לחוט).

[אודי]

אוקי, במחשבה שנייה אני אתקן את תשובתי כי נראה לי שטעיתי.

 

המהירות בציר y תתאפס בנקודה כלשהיא לפני שיא המסלול, אבל זה כנראה יקרה כשיש לגוף מהירות שיורית בציר x.

זה נובע מכך שהמתיחות מתאפסת ומפסיקה לשנות את כיוון המהירות בנקודה מסויימת לפני שיא המסלול.

אם בנקודה הזו יש לגוף מהירות שיורית בכיוון x שום דבר לא מסוגל לחסל אותה עד שהחוט נמתח מחדש.

אז כל האנרגיה הקינטית שהופכת לפוטנציאלית מנקודה זו ואילך היא זו של רכיב המהירות בציר y.

שני הרכיבים לא מתאפסים ביחד ולכן מה שאמרתי קודם לא נכון - הגוף לא יגיע לשיא הגובה. כי יש לו אנרגיה קינטית שיורית בציר x שהוא לא מסוגל להיפטר ממנה.

אבל אני לא בטוח שהגוף יבצע בדיוק את המסלול המתואר - כלומר שהמהירות השיורית בציר x תספיק כדי לסגור מעגל.