Τράπεζα Θεμάτων
www.trapeza-thematon.gr
| Τύπος Σχολείου: | Γενικό Λύκειο | Τάξη: | Β' Λυκείου |
|---|---|---|---|
| Μάθημα: | Φυσική Προσανατολισμού | Θέμα: | 2 |
| Κωδικός Θέματος: | 15891 | Ύλη: | 2.5 Η αρχή διατήρησης της ορμής 2.6 Μεγέθη που δε διατηρούνται στην κρούση 4.11 Θερμικές μηχανές |
| Τύπος Σχολείου: | Γενικό Λύκειο |
|---|---|
| Τάξη: | Β' Λυκείου |
| Μάθημα: | Φυσική Προσανατολισμού |
| Θέμα: | 2 |
| Κωδικός Θέματος: | 15891 |
| Ύλη: | 2.5 Η αρχή διατήρησης της ορμής 2.6 Μεγέθη που δε διατηρούνται στην κρούση 4.11 Θερμικές μηχανές |
| Τελευταία Ενημέρωση: 04-Μαΐ-2022 | |
ΘΕΜΑ 2
2.1. Σημειακό αντικείμενο μάζας \(𝑚\), κινούμενο με ταχύτητα \(𝜐\), συγκρούεται μετωπικά και πλαστικά με αρχικά ακίνητο σημειακό αντικείμενο μάζας \(3 \cdot 𝑚\), το οποίο είναι ελεύθερο να κινηθεί. Το ποσοστό της κινητικής ενέργειας του βλήματος που μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια, κατά τη διάρκεια της κρούσης, είναι:
(α) \(25\%\)
(β) \(75\%\)
(γ) \(50\%\)
2.1.Α. Να επιλέξετε την ορθή απάντηση.
Μονάδες 4
2.1.B. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.
Μονάδες 8
2.2. Θερμική μηχανή απορροφά σε κάθε κύκλο λειτουργίας της θερμότητα \(10.000\ 𝐽\) από τη θερμή δεξαμενή και αποβάλλει ποσό θερμότητας \(5.000\ 𝐽\) στην ψυχρή δεξαμενή. Η απόδοση της μηχανής είναι:
α) \(50\%\)
(β) \(25\%\)
(γ) \(75\%\)
2.2.Α. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.
Μονάδες 4
2.2.B. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.
Μονάδες 9
Απάντηση Θέματος:
Ενδεικτικές Απαντήσεις
2.1.
2.1.Α. Σωστή απάντηση είναι η (β).
Μονάδες 4
2.1.B. Εφαρμόζοντας την αρχή διατήρησης της ορμής, αφού το σύστημα είναι μονωμένο, έχουμε:
$$𝑚 \cdot 𝜐 = 4 \cdot 𝑚 \cdot 𝑉$$ $$\Rightarrow 𝑉 = \dfrac{𝜐}{4},\ [1]$$
Η θερμότητα που ρέει στο περιβάλλον, κατά τη διάρκεια της κρούσης, είναι:
$$\begin{align} 𝑄 & = |𝛥𝛫_{𝜎𝜐𝜎𝜏}| \\ & = \dfrac{1}{2} 𝑚 \cdot 𝜐^2 − \dfrac{1}{2} \cdot 4 \cdot 𝑚 \cdot 𝑉^2\\ & = \dfrac{1}{2} \cdot 𝑚 \cdot 𝜐^2 − 2 \cdot 𝑚 \cdot \dfrac{𝜐^2}{16}\\ & = \dfrac{3}{8} \cdot 𝑚 \cdot 𝜐^2,\ [2]\end{align}$$
Το ποσοστό της κινητικής ενέργειας του βλήματος που ρέει ως θερμότητα στο περιβάλλον, κατά τη διάρκεια της κρούσης, είναι:
$$\dfrac{𝑄}{\dfrac{1}{2} \cdot 𝑚 \cdot 𝜐^2} =\dfrac{\dfrac{3}{8} \cdot 𝑚 \cdot 𝜐^2}{ \dfrac{1}{2} \cdot 𝑚 \cdot 𝜐^2} = 75\%$$
Μονάδες 8
2.2.
2.2.Α. Σωστή απάντηση είναι η (α).
Μονάδες 4
2.2.B. Ισχύει:
$$\begin{align} 𝛼 & = \dfrac{𝑊}{𝑄_ℎ} \\ & = \dfrac{𝑄_ℎ − |𝑄_𝑐|}{𝑄_ℎ} \\ & = 1 −\dfrac{|𝑄_𝑐|}{𝑄_ℎ} = 1 − \dfrac{5.000}{10.000} \\ &= 1 − 0,5 = 0,5 \text{ ή }\ 50\% \end{align}$$
Μονάδες 9
Το θέμα προέρχεται και αντλήθηκε από την πλατφόρμα της Τράπεζας Θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας που αναπτύχθηκε (MIS5070818-Tράπεζα θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας για τη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση, Γενικό Λύκειο-ΕΠΑΛ) και είναι διαδικτυακά στο δικτυακό τόπο του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής (Ι.Ε.Π.) στη διεύθυνση (http://iep.edu.gr/el/trapeza-thematon-arxiki-selida).