"Ψαρωτικό" "διαγώνισμα" στις ευθύγραμμες κινήσεις

Είναι πολύ συχνό το φαινόμενο, να υπάρχουν μαθητές που καταφέρνουν να λύσουν ασκήσεις Φυσικής στο λύκειο, χωρίς να έχουν ιδέα τί και γιατί το κάνουν. Ο τρόπος είναι γνωστός σε όλους μας και όλοι πάνω κάτω, έχουμε τις ευθύνες μας. Λέγεται "Άσκηση-κονσέρβα". Ιδίως στους μαθητές της πρώτης λυκείου, είναι πολύ έντονο το φαινόμενο, μιάς που δεν έχουν ακόμα αποχωριστεί τη λογική και γυμνασίου, και δεν καταλαβαίνουν (πολλοί από αυτούς -για να μην πώ οι περισσότεροι-) τι σημαίνει κριτική σκέψη... Η φυσική όμως είναι ένα μάθημα λογικής. Ο μαθητής, πρίν βάλει κατω τους τύπους και τις γνώσεις του για να λύσει μιά άσκηση, θα πρέπει πρώτα να σκεφτεί... (Τί τύπους έχω στη διάθεσή μου?.. ποιούς από αυτούς έχω το δικαίωμα να εφαρμόσω? Τί διάγραμμα μου δίνουν ή μου ζητάνε? Τί μπορώ να υπολογίσω από το διάγραμμα αυτό?... Τί σημαίνει "ξεκινάει"? Τί φαινόμενο έχω? κλπ)...
Στο πλαίσιο αυτό, ετοίμασα ένα "διαγώνισμα"... και βάζω όρο χρήσης: ΑΠΑΓΟΡΕΥΕΤΑΙ ΝΑ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΘΕΙ ΜΑΘΗΤΗΣ ΜΕΣΩ ΑΥΤΟΥ.
Στην ουσία, δεν είναι διαγώνισμα, αλλά μιά αφορμή, για να δούν (οι αδύναμοι κυρίως μαθητές αλλα κι αυτοί που έχουν την ψευδαίσθηση πως οι λύσεις κονσέρβες τους κάνουν δυνατούς...)... οτι η φυσική, δεν είναι μάθημα που επιδέχεται λυσεις-κανσέρβες... αλλά μάθημα που απαιτεί λογική και κατανόηση των εννοιών...
Μετά λοιπόν που δίνουμε αρκετό χρόνο στο μαθητή να ασχοληθεί με το "διαγώνισμα"... του επισημαίνουμε τα λάθη του "παίρνοντάς τα αγγαλιά"... και επιτρέποντάς του να συνειδητοποιήσει
οτι πριν ξεκινήσει να λύνει μιά άσκηση θα πρέπει να σκεφτεί... Να βάλει κάτω τη λογική του, και να
δουλέψει το φαινόμενο μεσα στο μυαλό του...
Σκοπός του διαγωνίσματος, δεν είναι να το παίξουμε έξυπνοι εμεις οι καθηγητές στους μαθητές μας, αλλά να τους δείξουμε τις αδυναμίες τους και τον τρόπο με τον οποίο θα δουλευουν για να λύσουν μιά άσκηση φυσικής. Γι αυτό και θεωρώ πως δεν έχει κανένα νοημα η βαθμολόγηση του εν λόγω διαγωνίσματος... το οποίο θεωρώ απλώς μια καλή αφορμή για μια ωραία συζήτηση στην τάξη ή στο ιδιαίτερό μας.
Το διαγώνισμα εδώ.
Και οι λύσεις εδώ.

ΥΓ: Η ανάρτηση αυτή αφιερώνεται στους Δάσκαλους (μου - μας):
Διονύση Μάργαρη
Ανδρέα Κασσέτα
και
Θρασύβουλο Μαχαίρα

ΥΓ2: Μετά από τη συζήτηση που ξεκίνησε η  Ίρις Ιωάννου με τα σχόλια που ακολουθούν την ανάρτηση εδώ. Αλλά και από τις απαντήσεις που ακολούθησαν τη συζήτηση: Τί νόημα έχουν οι λέξεις "αυξηση" και "μείωση" σε διανυσματικά μεγέθη ?
το διαγώνισμα (και οι απαντήσεις) έχουν αλλάξει (διορθωθεί)... Το αρχικό διαγώνισμα στο οποίο αναφέρονται και τα σχόλια-συζητήσεις, είναι εδώ, και οι απαντήσεις που είχα δώσει είναι εδώ.

Το "διαγώνισμα" αυτό, το προτείνω για τους μαθητές της Α Λυκείου, λίγο μετά από τη λύση μερικών "κλασικών" ασκήσεων στις κινήσεις, ωστε να διαπιστώσουν πως οι λύσεις-κονσέρβες δε μπορουν να σου προσφαίρουν και πολλά...

Προσπαθώντας να ανεβάσουμε το σώμα.

Ένα σώμα ηρεμεί  στο έδαφος, όπου θεωρείται μηδενική η δυναμική του ενέργεια. Τη στιγμή t=0 δέχεται την επίδραση μιας κατακόρυφης δύναμης μέσω ενός νήματος, με αποτέλεσμα να κινηθεί προς τα πάνω και η ταχύτητά του να μεταβάλλεται όπως στο διάγραμμα.

Αν στο χρονικό διάστημα 0-2s το μέτρο της ασκούμενης δύναμης ήταν F₁=4,2Ν, να βρεθούν:

 i) Η επιτάχυνση του σώματος από 0-2s, καθώς και το ύψος που βρίσκεται το σώμα τη στιγμή t₁=2s.

ii) Η μάζα του σώματος.

iii) Η μηχανική ενέργεια του σώματος τη στιγμή t₂=8s και να συγκριθεί με το έργο της δύναμης από 0-8s.

iv) Να γίνει η γραφική παράσταση της δυναμικής ενέργειας του σώματος σε συνάρτηση με το χρόνο, μέχρι τη στιγμή t₂=8s.

Απάντηση:

ή

Προσπαθώντας να ανεβάσουμε το σώμα.

Ποιο είναι το σύστημα;

Στο διπλανό σχήμα το σώμα Α, μάζας Μ=2m, συγκρατείται σε ορισμένο ύψος, δεμένο στο άκρο τεντωμένου νήματος, σταθερού μήκους, το οποίο διέρχεται από μια αβαρή τροχαλία, στο άλλο άκρο του οποίου έχει προσδεθεί ένα σώμα Β μάζας m.

Σε μια στιγμή αφήνουμε ελεύθερα τα σώματα να κινηθούν.

i) Να συμπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας με τις τιμές της κινητικής και δυναμικής ενέργειας κάθε σώματος, καθώς και της μηχανικής ενέργειας.

Θέση	ΚΑ	UΑ	ΚΒ	UB	Ε
Αρχική	0	150J	0	0
(1)			12J
(2)				75J

ii) Η μηχανική ενέργεια διατηρείται για το σύστημα:

α) Σώμα Α-Γη,     β) Σώμα Α- σώμα Β   γ) Σώμα Α- σώμα Β – Γη.

Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Τριβές και αντιστάσεις από τον αέρα δεν υπάρχουν, ενώ g=10m/s².

Απάντηση:

ή

Ποιο είναι το σύστημα;

Η άνοδος και η κάθοδος…

Ένα σώμα μάζας 20kg ηρεμεί σε οριζόντιο επίπεδο. Δένουμε το σώμα με ένα νήμα και σε μια στιγμή t=0, τραβώντας το νήμα, του ασκούμε μια κατακόρυφη δύναμη μέτρου F=120Ν, μέχρι τη στιγμή t₁=4s. Τη στιγμή αυτή αυξάνουμε το μέτρο της  δύναμης στην τιμή 225Ν, μέχρι τη στιγμή t₂=12s, όπου αφήνουμε το νήμα και το σώμα κινείται πλέον ελεύθερα.

i)  Να βρεθούν οι δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα τη στιγμή t΄=2s.

ii) Ποιο είναι το μέγιστο ύψος από το έδαφος, στο οποίο θα φτάσει το σώμα;

iii) Ποια χρονική στιγμή και με ποια ταχύτητα, το σώμα επιστρέφει στο έδαφος;

iv) Να υπολογιστούν η μέγιστη δυναμική και η μέγιστη κινητική ενέργεια του σώματος, στη διάρκεια της κίνησής του και να συγκριθούν με την ενέργεια που προσφέρθηκε στο σώμα, μέσω του έργου της ασκούμενης δύναμης F.

Δίνεται ότι η δυναμική ενέργεια του σώματος είναι μηδενική στην αρχική του θέση και g=10m/s².

Απάντηση:

ή

Η άνοδος και η κάθοδος…

Αν μειωθεί το μέτρο της δύναμης…

Ένα σώμα μάζας 10kg, σύρεται σε οριζόντιο επίπεδο με την επίδραση μιας οριζόντιας δύναμης F=40Ν, κινούμενο με σταθερή ταχύτητα υ=8m/s.

Σε μια στιγμή t₀=0, μειώνουμε το μέτρο της δύναμης στην τιμή F₁=30Ν.

Να βρεθούν:

i) Η επιτάχυνση του σώματος τις χρονικές στιγμές:      

α) t₁= 2s       β) t₂=10s

ii) Το έργο της δύναμης από 0-10s.

Απάντηση:

ή

ΑΝ ΜΕΙΩΘΕΊ ΤΟ ΜΈΤΡΟ ΤΗΣ ΔΎΝΑΜΗΣ…

Θέματα εξετάσεων Φυσικής 2013

Δείτε όλα τα θέματα από εδώ.

Από το διάγραμμα της ταχύτητας…

Ένα σώμα ηρεμεί σε οριζόντιο επίπεδο. Σε μια στιγμή τ=0, δέχεται την επίδραση μιας οριζόντιας δύναμη F, μέχρι τη στιγμή t₁ =5s. Στο διάγραμμα δίνεται η ταχύτητα του σώματος σε συνάρτηση με το χρόνο, μέχρι τη στιγμή t₂=7s όπου σταματά.

i) Να υπολογιστεί ο συντελεστής τριβής ολίσθησης μεταξύ σώματος και επιπέδου.

ii) Αν το σώμα έχει μάζα m=2kg, να βρεθούν:

α) Το μέτρο της ασκούμενης δύναμης F.

β) Το έργο της δύναμης F.

Δίνεται g=10m/s².

Απάντηση:

 ή

Από το διάγραμμα της ταχύτητας…

Μια ισορροπία και μια επιτάχυνση συστήματος.

Τα σώματα Α και Β ηρεμούν δεμένα στα άκρα αβαρούς νήματος, το οποίο διέρχεται από μια αβαρή τροχαλία, ενώ το Β έχει δεθεί μέσω 2^ου νήματος με ελατήριο, το οποίο έχει μήκος 30cm, όπως στο σχήμα. Το Α σώμα έχει μάζα m₁=6kg, το ελατήριο έχει φυσικό μήκος 20cm και τα δυο σώματα, βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο. Σε μια στιγμή κόβουμε το νήμα που συνδέει το Β σώμα με το ελατήριο, οπότε μετά από 1 δευτερόλεπτο τα σώματα απέχουν μεταξύ τους κατακόρυφη απόσταση d=2m.

i) Να υπολογιστεί η μάζα του σώματος Β.

ii) Να βρεθεί η σταθερά Κ του ελατηρίου.

Δίνεται g=10m/s².

Απάντηση:

ή

Μια ισορροπία και μια επιτάχυνση συστήματος.

Η Δυναμική του ενός Κινητική του άλλου;

Στο παραπάνω σχήμα τα σώματα ισορροπούν ενώ το Β, κρέμεται στο άκρο αβαρούς νήματος, το οποίο περνά από μια τροχαλία αμελητέας μάζας. Ο συντελεστής τριβής μεταξύ του σώματος Α και του τραπεζιού είναι μ=0,2, ενώ δίνονται οι μάζες m₁=4kg, m₂=1kg και m₃=2kg των σωμάτων Α, Β και Γ αντίστοιχα.

i) Να υπολογιστούν τα μέτρα όλων των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα Α.

ii) Σε μια στιγμή απομακρύνουμε το σώμα Γ, οπότε το σώμα Β επιταχύνεται προς τα κάτω. Να βρεθεί η επιτάχυνσή του, καθώς και η τάση του νήματος, που συνδέει τα δυο σώματα.

iii) Τι ποσοστό της μείωσης της δυναμικής ενέργειας του σώματος Β, που μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια του σώματος Α;

Δίνεται g=10m/s².

Απάντηση

ή

Η Δυναμική του ενός Κινητική του άλλου;

Απόσταση δύο αυτοκινήτων.

Σε έναν ευθύγραμμο δρόμο κινούνται δύο αυτοκίνητα με σταθερές ταχύτητες και σε μια στιγμή, έστω t=0, περνάνε ταυτόχρονα από το ίδιο σημείο. Το Α αυτοκίνητο, διανύει 40 μέτρα σε κάθε δευτερόλεπτο και μετά από 10s προηγείται κατά 200m του Β.

i) Να βρεθούν οι ταχύτητες υ₁ και υ₂ των δύο αυτοκινήτων Α και Β αντίστοιχα.

Μόλις η απόσταση των αυτοκινήτων φτάσει τα 600m, ο οδηγός του Α, αρχίζει να φρενάρει προσδίδοντας στο όχημά του σταθερή επιβράδυνση, με αποτέλεσμα να σταματήσει αφού διανύσει απόσταση 400m, στη διάρκεια της επιβράδυνσής του.

ii)  Ποια χρονική  στιγμή άρχισε η επιβράδυνση του Α αυτοκινήτου;

iii) Πόσο απέχουν τα αυτοκίνητα τη στιγμή που σταματά το πρώτο;

iv) Να βρεθεί η μέγιστη απόσταση μεταξύ τους, μέχρι τη στιγμή t΄ που το Β φτάνει στο σημείο που βρίσκεται σταματημένο το Α.

v) Να κάνετε τη γραφική παράσταση της απόστασης μεταξύ των δύο αυτοκινήτων σε συνάρτηση με το χρόνο, μέχρι τη στιγμή t΄.

Απάντηση:

ή

Απόσταση  δύο αυτοκινήτων.