Φυσική Α' Λυκείου

Υδροστατική – Δυνάμεις – Νόμοι Νεύτωνα – Τριβή – Άνωση

Ημερομηνία: ..... Ονοματεπώνυμο: .................................

1. Υδροστατική πίεση – Υδροστατικό παράδοξο

Σχήμα 1: Τρία δοχεία διαφορετικού σχήματος, ίδιο υγρό, ίδιο ύψος, ίδιο εμβαδόν πυθμένα.

α. Να συγκρίνετε τις πιέσεις που ασκεί το υγρό στους πυθμένες των δοχείων.

Απάντηση: ........................................................................................

β. Να συγκρίνετε τις δυνάμεις που ασκεί το υγρό στους πυθμένες των δοχείων.

Απάντηση: ........................................................................................

γ. Να συγκρίνετε τις δυνάμεις που ασκούν τα δοχεία στο τραπέζι πάνω στο οποίο ισορροπούν.

Απάντηση: ........................................................................................

δ. Ποιο είναι το υδροστατικό παράδοξο;

....................................................................................................

Σχήμα 2: Δύο δοχεία, ίδιο υγρό στο ίδιο ύψος h. Το δεύτερο έχει τετραπλάσιο εμβαδόν βάσης.

Α. Να συγκρίνετε τις πιέσεις που ασκεί το υγρό στους πυθμένες των δύο δοχείων.

• α. Είναι ίσες.
• β. Στο δοχείο Ι είναι τετραπλάσια.
• γ. Στο δοχείο ΙΙ είναι τετραπλάσια.

Β. Να συγκρίνετε τις πιεστικές δυνάμεις που ασκεί το υγρό στους πυθμένες των δύο δοχείων.

• α. Είναι ίσες.
• β. Στο δοχείο Ι είναι τετραπλάσια.
• γ. Στο δοχείο ΙΙ είναι τετραπλάσια.

Συμπλήρωση: Η υδροστατική πίεση είναι ανεξάρτητη από τον όγκο του υγρού.

Εφαρμογή στην κατασκευή φραγμάτων: Το φράγμα με μεγαλύτερο βάθος δέχεται μεγαλύτερη πίεση.

Εφαρμογή στην κατασκευή φραγμάτων: Στη διπλανή εικόνα, το φράγμα στο οποίο ασκείται μεγαλύτερη πίεση είναι εκείνο στο οποίο η λίμνη έχει μεγαλύτερο βάθος και όχι εκείνο στο οποίο η λίμνη έχει μεγαλύτερο όγκο νερού.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ: Δύο σημεία ενός υγρού που ισορροπεί έχουν την ίδια πίεση όταν βρίσκονται στο ίδιο βάθος (ίδιο οριζόντιο επίπεδο). Η πίεση αυτή είναι ανεξάρτητη από τον όγκο του υγρού και από το σχήμα του δοχείου. Το γεγονός αυτό λέγεται υδροστατικό παράδοξο.

2. Δυνάμεις – Νόμοι Νεύτωνα – Τριβή – Αδράνεια

Μπάλα ισορροπεί ακίνητη σε τραπέζι.

α. Σχεδιάστε τις δυνάμεις που ασκούνται στη μπάλα. Ποιος φυσικός νόμος σας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι είναι αντίθετες;

Σχέδιο & απάντηση: ............................................................................

Ένας συμμαθητής λέει ότι οι δυνάμεις αυτές έχουν σχέση «δράσης-αντίδρασης». Συμφωνείτε ή όχι και γιατί;

....................................................................................................

β. Σχεδιάστε τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ μπάλας και τραπεζιού.

Σχέδιο: ........................................................................................

Αμαξάκι ισορροπεί σε λείο τραπέζι.

Το αμαξάκι ισορροπεί πάνω σε λείο τραπέζι.

α. Σχεδιάστε τις δυνάμεις που δέχεται.

Σχέδιο: ........................................................................................

β. Αν η μάζα του είναι 2 kg η ένδειξη του δυναμόμετρου k =100 N/m, Δl = 0,2 m, να υπολογίσετε:

i) Την τάση του νήματος.

Απάντηση: ............................................................................

ii) Τη δύναμη \( N \) που ασκείται στο αμαξάκι από το τραπέζι (κάθετη αντίδραση).

Απάντηση: ............................................................................

3. Σωστό – Λάθος (Δυνάμεις, τριβή, αδράνεια)

• α. Η συνισταμένη δύναμη δύο δυνάμεων είναι πάντοτε μεγαλύτερη από τις δυνάμεις αυτές. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• β. Είναι αδύνατον δύο δυνάμεις να έχουν συνισταμένη ίση με μηδέν. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• γ. Δύο δυνάμεις με ίδια διεύθυνση, αντίθετη φορά και ίσα μέτρα λέγονται αντίθετες. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• δ. Δύο δυνάμεις έχουν συνισταμένη ίση με μηδέν αν και μόνο αν είναι αντίθετες. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• ε. Η τριβή εμφανίζεται μόνο όταν ένα σώμα κινείται σε σχέση με ένα άλλο. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• ζ. Η τριβή είναι πάντα μια ανεπιθύμητη δύναμη. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• η. Η τριβή είναι ίδια, είτε το σώμα κινείται σε οδόστρωμα, είτε σε παγοδρόμιο. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• θ. Η τριβή βοηθάει στην κίνηση των τροχοφόρων οχημάτων. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)

Η δύναμη που προκαλεί τα ίδια αποτελέσματα με την ταυτόχρονη δράση δύο δυνάμεων \( F_1 \) και \( F_2 \) ονομάζεται ................................ των δυνάμεων.

• α. Η αδράνεια είναι η δύναμη που διατηρεί την κίνηση των σωμάτων. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• β. Η αδράνεια είναι η δύναμη που εμποδίζει την κίνηση των σωμάτων. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• γ. Η αδράνεια δεν είναι δύναμη, αλλά θεμελιώδης ιδιότητα της ύλης. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• δ. Τα σώματα έχουν αδράνεια μόνο όταν κινούνται και όχι όταν ηρεμούν. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• ε. Όσο πιο μεγάλο όγκο έχει ένα σώμα, τόσο μεγαλύτερη αδράνεια έχει. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• στ. Τα σώματα δεν θα έχουν αδράνεια αν βρεθούν στο διάστημα (εκτός βαρύτητας). (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• ζ. Στη Σελήνη τα σώματα έχουν μικρότερη αδράνεια από αυτή που έχουν στη Γη. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• η. Η αδράνεια ενός σώματος εξαρτάται από την ταχύτητά του. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)
• θ. Η δράση προηγείται χρονικά της αντίδρασης. (ΣΩΣΤΟ / ΛΑΘΟΣ)

4. Νόμοι Νεύτωνα – Άνωση (Σωστό/Λάθος)

• α. Όταν σ’ ένα υλικό σημείο είναι \( \Sigma F = 0 \), τότε υποχρεωτικά αυτό θα είναι ακίνητο. (Σ/Λ)
• β. Όταν \( \Sigma F = 0 \), τότε υποχρεωτικά το σώμα εκτελεί ευθύγραμμη ομαλή κίνηση. (Σ/Λ)
• γ. Ο 1ος νόμος Νεύτωνα ισχύει για όλα τα σώματα, παντού στο σύμπαν. (Σ/Λ)
• δ. Η ακινησία και η ευθύγραμμη ομαλή κίνηση είναι ισοδύναμες καταστάσεις. (Σ/Λ)
• ε. Τα σώματα σταματούν να κινούνται όταν παύουν να ασκούνται πάνω τους δυνάμεις. (Σ/Λ)
• στ. Για να κινείται ένα σώμα ευθύγραμμα με σταθερή ταχύτητα, πρέπει οι δυνάμεις που ασκούνται πάνω του να δίνουν συνισταμένη ίση με μηδέν. (Σ/Λ)
• ζ. Σ’ ένα σώμα που είναι ακίνητο, δεν ασκείται καμία δύναμη. (Σ/Λ)
• η. Η κίνηση πραγματοποιείται πάντοτε στην ίδια διεύθυνση με τη δύναμη. (Σ/Λ)
• θ. Κάποια σώματα μπορούν να ασκούν δυνάμεις σε άλλα σώματα, χωρίς να δέχονται δυνάμεις από αυτά. (Σ/Λ)
• ι. Δεν είναι δυνατόν σε ένα σώμα να ασκούνται ταυτόχρονα δυνάμεις επαφής και δυνάμεις από απόσταση. (Σ/Λ)

• α. Όταν βυθίσουμε ένα σώμα σε υγρό, το βάρος του μειώνεται. (Σ/Λ)
• β. Για ένα σώμα που είναι ολόκληρο βυθισμένο σε υγρό, η άνωση είναι ανάλογη με το βάθος στο οποίο είναι βυθισμένο το σώμα. (Σ/Λ)
• γ. Ένα σώμα δέχεται την ίδια άνωση, είτε είναι βυθισμένο ολόκληρο σε νερό, είτε είναι βυθισμένο ολόκληρο σε λάδι. (Σ/Λ)
• δ. Η άνωση ισούται με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται. (Σ/Λ)
• ε. Η άνωση που δέχεται ένα σώμα εξαρτάται από το σχήμα του σώματος. (Σ/Λ)

Ερώτηση 1. Στα καθίσματα των αυτοκινήτων, πίσω από το κεφάλι των επιβατών υπάρχει ένα μαξιλαράκι. Αυτό εξυπηρετεί τους επιβάτες:
α. κατά το φρενάρισμα    β. κατά την επιτάχυνση    γ. μόνο όταν θέλουν να κοιμηθούν.

Σωστή απάντηση: ................

Ερώτηση 2. Δύο μπάλες, μάζας 1 Kg η καθεμιά, είναι η μία από σίδηρο και η άλλη από βαμβάκι. Ποια από τις δύο έχει μεγαλύτερη αδράνεια; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.

................................................................................................................................

5. Συμπλήρωση κενών

α. Ένα σώμα συνεχίζει να παραμένει ................ ή να κινείται ευθύγραμμα και ................ , εφόσον δεν ασκείται σε αυτό ................ ή η συνισταμένη δύναμη που ασκείται πάνω του είναι ................ . Η πρόταση αυτή αποτελεί τη διατύπωση του ................ νόμου του Νεύτωνα για την κίνηση των σωμάτων.

β. Αδράνεια είναι η ................ των σωμάτων να ................ σε οποιαδήποτε ................ της κινητικής τους κατάστασης. Το μέτρο της αδράνειας των σωμάτων είναι η ................ τους.

γ. Η ταχύτητα ενός σώματος μεταβάλλεται τόσο πιο ................ , όσο ................ είναι η δύναμη που ασκείται σ' αυτό και όσο ................ είναι η μάζα του. Η πρόταση αυτή αποτελεί τη διατύπωση του ................ νόμου του Νεύτωνα για την κίνηση των σωμάτων.

Ευθύγραμμη ομαλή είναι η κίνηση που εκτελεί ένα σώμα, όταν η ταχύτητά του ................ κατά μέτρο και κατεύθυνση.

6. Νόμος Hooke – Δυναμόμετρο

Το ελατήριο ενός δυναμόμετρου υπακούει στο νόμο του Hooke. Στο ελεύθερο άκρο του δυναμόμετρου ασκούμε δύναμη \( F = 15\,\text{N} \) και το ελατήριό του επιμηκύνεται κατά \( \Delta l = 30\,\text{cm} \). Να συμπληρώσετε τον ακόλουθο πίνακα:

Δύναμη (Ν)	15	45		3
Επιμήκυνση (cm)	30		10

Όταν σε ένα ιδανικό ελατήριο ασκούμε δύναμη 6 Ν, αυτό επιμηκύνεται κατά 9 cm. Με τη βοήθεια του Νόμου του Hooke, να υπολογίσετε:

α. Πόσο θα επιμηκυνθεί το ελατήριο, αν του ασκήσουμε δύναμη 10 Ν.

β. Πόση δύναμη πρέπει να ασκήσουμε στο ελατήριο ώστε να το επιμηκύνουμε κατά 21 cm.

α. ................ cm     β. ................ N

7. Μέση ταχύτητα

Ένας αθλητής διανύει μια διαδρομή μήκους 200 m σε χρόνο 25 s. Να υπολογίσετε τη μέση αριθμητική ταχύτητα του αθλητή:

α. σε m/s: ................     β. σε km/h: ................

8. Πίεση – Εφαρμογές

Ένας μεταλλικός κύβος έχει μάζα \( m = 0,1\,\text{kg} \) και πλευρά \( a = 2\,\text{cm} \). Να υπολογίσετε την πίεση που ασκεί ο κύβος στην επιφάνεια πάνω στην οποία έχει τοποθετηθεί. Δίνεται \( g = 10\,\text{m/s}^2 \).

\( P = \) ................ Pa

Η μύτη μιας πινέζας έχει εμβαδόν \( A_1 = 0,1\,\text{mm}^2 \), ενώ το κεφάλι της έχει εμβαδόν \( A_2 = 40\,\text{mm}^2 \). Για να εισχωρήσει η πινέζα σ' ένα ξύλο, ασκούμε με το δάχτυλό μας κάθετα στο κεφάλι της πινέζας μια δύναμη \( F = 10\,\text{N} \). Να υπολογίσετε:

α. την πίεση που δέχεται το ξύλο από τη μύτη της πινέζας.

β. την πίεση που δέχεται το δάχτυλό μας από το κεφάλι της πινέζας.

α. \( P_1 = \) ................ Pa     β. \( P_2 = \) ................ Pa

Μια δύναμη \( F = 200\,\text{N} \) ασκείται κάθετα σε μια ορθογώνια επιφάνεια με πλευρές 10 cm και 5 cm. Να υπολογίσετε το εμβαδόν της επιφάνειας και την πίεση που δέχεται η επιφάνεια.

Εμβαδόν: ................ m²     Πίεση: ................ Pa

9. Άνωση – Αρχή του Αρχιμήδη

Η ένδειξη ενός δυναμόμετρου όταν κρεμάσουμε στο άκρο του ένα σώμα είναι 50 Ν. Αν στη συνέχεια βυθίσουμε το σώμα μέσα σε νερό παρατηρούμε ότι η ένδειξη του δυναμόμετρου είναι 30 Ν. Να υπολογίσετε:

α. Την άνωση που δέχεται το σώμα από το υγρό.

β. Τον όγκο του σώματος αν η πυκνότητα του νερού είναι \( \rho = 1000\,\text{kg/m}^3 \). Δίνεται \( g = 10\,\text{m/s}^2 \).

α. \( A = \) ................ N     β. \( V = \) ................ m³

Συνοπτικά για την άνωση

εξαρτάται από	δεν εξαρτάται από
την πυκνότητα του υγρού \( \rho_{\text{υγρ}} \)	το σχήμα του σώματος
τον όγκο του σώματος που είναι βυθισμένος \( V_{\text{βυθ}} \)	το βάρος του σώματος
την επιτάχυνση της βαρύτητας \( g \)	το βάθος που βρίσκεται στο υγρό

---

Καλή επιτυχία! – Φύλλο εργασίας Φυσικής Α' Λυκείου