Εκφώνηση: Είναι δυνατόν ένα σώμα να έχει, μια χρονική στιγμή, γωνιακή ταχύτητα μηδέν και γωνιακή επιτάχυνση διαφορετική από μηδέν;
Λύση:
Απάντηση: Ναι. Αν σε ένα ακίνητο σώμα (ω=0) ασκείται μη μηδενική συνολική ροπή, τότε α_γων=Στ/I≠0 τη στιγμή εκείνη — το σώμα αρχίζει να επιταχύνεται γωνιακά ενώ ακόμη δεν έχει αποκτήσει γωνιακή ταχύτητα.
Εκφώνηση: Ένα στερεό κάνει σύνθετη κίνηση. Υπάρχει κάποιο σημείο του στερεού, έξω από τον άξονα περιστροφής του, που έχει πάντα την ίδια ταχύτητα με το κέντρο μάζας; Αιτιολογήστε.
Λύση:
Απάντηση: Όχι. Σε σύνθετη κίνηση με ω≠0, μόνο το ίδιο το κέντρο μάζας έχει την ταχύτητα υ_cm — κάθε άλλο σημείο έχει επιπλέον τον όρο της περιστροφικής ταχύτητας ω×r, που είναι μη μηδενικός όσο r≠0.
Εκφώνηση: Συμπληρώστε τα κενά: Η ροπή δύναμης ως προς σημείο έχει μέτρο ίσο με το γινόμενο του μέτρου της δύναμης επί __, διεύθυνση κάθετη στο επίπεδο που ορίζεται από __ και __, και φορά που ορίζεται από __.
Λύση:
Απάντηση: …επί την κάθετη απόσταση (μοχλοβραχίονα) του σημείου από τον φορέα της δύναμης· διεύθυνση κάθετη στο επίπεδο που ορίζεται από τη δύναμη και το σημείο· φορά που ορίζεται από τον κανόνα του δεξιού χεριού.
Εκφώνηση: Τα λεωφορεία και τα μεγάλα φορτηγά έχουν τιμόνι μεγάλης διαμέτρου. Τι εξυπηρετεί αυτό;
Λύση:
Απάντηση: Εξυπηρετεί στο να παράγεται μεγαλύτερη ροπή στροφής του συστήματος διεύθυνσης με μικρότερη δύναμη από τον οδηγό, αφού ο μοχλοβραχίονας (η ακτίνα του τιμονιού) είναι μεγαλύτερος — χρήσιμο σε οχήματα με βαρύ σύστημα διεύθυνσης.
Εκφώνηση: Στη ράβδο του σχήματος 4.42 ασκούνται πέντε ομοεπίπεδες δυνάμεις ίδιου μέτρου γύρω από άξονα στο σημείο Ο. Η F₁ ασκείται κοντά στο Ο υπό γωνία, η F₂ στο μέσο κατακόρυφα, η F₃ κοντά στο μέσο υπό γωνία, η F₅ δεξιότερα κατακόρυφα προς τα πάνω, η F₄ στο δεξί άκρο κατά μήκος της ράβδου (συγγραμμική). Να κατατάξετε τις δυνάμεις κατά αύξουσα σειρά ροπής ως προς Ο.
Λύση:
Απάντηση: Αύξουσα σειρά ροπών: τ(F₄)=0 < τ(F₁) < τ(F₃) < τ(F₂) < τ(F₅) — η F₄ (συγγραμμική με τη ράβδο) έχει μηδενική ροπή, ενώ η F₅ (πιο απομακρυσμένη και κάθετη) έχει τη μεγαλύτερη.
Προσοχή:
Εκφώνηση: Η ράβδος του σχήματος 4.43 είναι κατακόρυφη και μπορεί να στρέφεται γύρω από οριζόντιο άξονα που διέρχεται από το σημείο Ο (το Ο βρίσκεται κοντά στο επάνω άκρο της ράβδου). Στο ένα άκρο της ράβδου ασκείται η οριζόντια δύναμη F₁. Για να μη στρέφεται η ράβδος ασκούμε οριζόντια δύναμη F₂ στο άλλο άκρο της. α) Ποια πρέπει να είναι η κατεύθυνση της F₂; β) Συγκρίνετε τα μέτρα των F₁ και F₂.
Λύση:
Απάντηση: α) Η F₂ πρέπει να έχει την ίδια κατεύθυνση με την F₁: αφού τα σημεία εφαρμογής βρίσκονται εκατέρωθεν του Ο, ομόρροπες οριζόντιες δυνάμεις δίνουν ροπές αντίθετης φοράς. β) F₁l₁ = F₂l₂ και, επειδή η ράβδος εκτείνεται περισσότερο κάτω από το Ο (l₂ > l₁), F₂ < F₁.
Προσοχή:
Εκφώνηση: Οριζόντια ράβδος στρέφεται γύρω από κατακόρυφο άξονα στο Ο. Στα άκρα ασκούνται οι κάθετες δυνάμεις F₁, F₂. Η ράβδος ισορροπεί. Η απόσταση της F₁ από το Ο είναι τα 2/3 του μήκους της ράβδου. Το μέτρο της F₂ είναι: α) F₁/2 β) 2F₁/3 γ) F₁/3 δ) 2F₁ ε) 3F₁/2 στ) 3F₁.
Λύση:
Απάντηση: F₂ = 2F₁ (επιλογή δ).
Εκφώνηση: Η ράβδος του σχήματος 4.55 έχει αμελητέο βάρος και μπορεί να στρέφεται γύρω από άξονα που διέρχεται από το σημείο Ο και είναι κάθετος σ' αυτή. Στη ράβδο ασκούνται οι δυνάμεις F₁ = 20 N, F₂ = 2 N και F₃ = 10 N. Να υπολογίσετε το αλγεβρικό άθροισμα των ροπών των δυνάμεων που ασκούνται στη ράβδο ως προς το σημείο Ο. Δίνονται: x = 2 m και φ = 30°. (Στο σχήμα: η F₁ ασκείται στο αριστερό άκρο, σε απόσταση 2x από το Ο, με φορά προς τα κάτω και αριστερά, σχηματίζοντας γωνία φ με τη ράβδο· η F₂ ασκείται κατακόρυφα προς τα πάνω σε απόσταση x αριστερά του Ο· η F₃ ασκείται κατακόρυφα προς τα κάτω σε απόσταση x δεξιά του Ο.)
Λύση:
Απάντηση: Στ = 16 N·m (με φορά αντίθετη των δεικτών του ρολογιού).
Προσοχή:
Εκφώνηση: Βαρούλκο πηγαδιού: τύμπανο ακτίνας R₁=20 cm με χειρολαβή μήκους R₂=0,5 m. Η χειρολαβή τυλίγει σκοινί που έλκει φορτίο βάρους 150 N. Να υπολογιστεί η ελάχιστη δύναμη στη χειρολαβή ώστε να ανεβαίνει το φορτίο.
Λύση:
Απάντηση: F = 60 N.
Προσοχή: