የዙሪያ ተለዋዋጭነት

የዙሪያ ተለዋዋጭነት የሜካኒክስ ቅርንጫፍ ሲሆን ኃይልን፣ ክብደትን እና የማሽከርከር እንቅስቃሴን የሚነኩ ሌሎች ነገሮችን የሚያካትት የማሽከርከር እንቅስቃሴን ያጠናል። አንድ ነገር የሚሽከረከረው ሁሉም የነገሩ ክፍሎች በአንዱ የነገሩ ክፍሎች ላይ በሚገኝ ዘንግ ወይም ፒቮት ዙሪያ ከተንቀሳቀሱ ነው። በዚህ ርዕስ ውስጥ የተጠናው የማሽከርከር እንቅስቃሴ የሚያተኩረው በቋሚ ዘንግ ዙሪያ ባለው የማሽከርከር እንቅስቃሴ ላይ ነው። የፑሊ፣ የማራገቢያ፣ የሲዲ/ዲቪዲ እንቅስቃሴ በሲዲ/ዲቪዲ ውስጥ ክፍልየበር ወይም የመስኮቶች እንቅስቃሴ፣ የሞተር ሲሊንደሮች እንቅስቃሴ፣ የሄሊኮፕተር ወይም የአውሮፕላን ፕሮፔለሮች፣ የመርከብ ፕሮፔለሮች፣ በተወሰነ ዘንግ ላይ የማሽከርከር እንቅስቃሴ ምሳሌዎች ናቸው። የሚሽከረከር ጫፍ አይተው ያውቃሉ? የሚሽከረከር የላይኛው ዘንግ አቀማመጥ ሁልጊዜ እየተለወጠ ነው (የላይኛው ዘንበል ሊለወጥ ይችላል)፣ ስለዚህ በሚሽከረከር አናት ላይ የሚደርሰው የመዞር እንቅስቃሴ በዚህ ርዕስ ውስጥ አልተጠናም።

በቅንጣት ተለዋዋጭነት ውስጥ፣ በትርጉም እንቅስቃሴ ውስጥ ያለ ነገር ቅንጣት ወይም ነጠላ ነጥብ ተደርጎ ይቆጠራል። አንድ ነገር ምንም ያህል ትልቅ ቢሆን ወይም ቅርፁ ምንም ያህል ውስብስብ ቢሆን፣ አንድ ነጥብ እንደሆነ ይቆጠራል። በማሽከርከር ተለዋዋጭነት ውስጥ፣ አንድ ነገር አንድ ነጥብ እንዳልሆነ ይቆጠራል ነገር ግን ቅርፁ እና መጠኑ ሳይለወጡ እንደሚቀሩ ከግምት ውስጥ በማስገባት እንደዚያ ይታያል። ቅንጣት ተብሎ የሚታሰበው ነገር አንድ ነጥብ ካለው፣ ግትር አካል እንደሆነ የሚታሰበው ነገር ብዙ ቅንጣቶችን ያቀፈ ሲሆን፣ የእያንዳንዱ ቅንጣት አቀማመጥ ቋሚ ሆኖ የሚቆይ ሲሆን በመካከላቸው ያለው ርቀት ተመሳሳይ ነው።

የችግሮች ምሳሌ

1. በስዕሉ ላይ እንደሚታየው ከጠንካራ ቁሳቁስ የተሰራ ገመድ ተጠቅልሎ በውጪው ጎን ላይ ተጠቅልሎ ይታያል። የፑሊው ግጭት ችላ ይባላል። የፑሊው I = β የኢነርቲያ ቅጽበት እና ገመዱ በቋሚ ኃይል F ከተጎተተ የF እሴት ከ… ጋር እኩል ነው።

ሀ. ኤፍ = α. β. አር
ቢ. ኤፍ = α. β 2. አር
ሐ. ኤፍ = α. (β. አር)^-1
መ. ኤፍ = α . β . (R)^-1
ኢ. ኤፍ = አር. (α. β)^-1

ውይይት
እንደሚታወቀው፡-
የመጎተት ኃይል = F
የፑሊ የኢነርቲያ ቅጽበት = β
የፑሊው አንግል ማጣደፍ = α
የፑሊ ራዲየስ = R
ጥያቄ፡ የ F እሴት ከ… ጋር እኩል ነው።
መልስ፡

የኒውተን ሁለተኛው የሕግ ቀመር ለማሽከርከር እንቅስቃሴ፡
በፑሊው ላይ የሚሠራ የኃይል ቅጽበት ውጤት፡
ትክክለኛው መልስ ዲ ነው።

2. በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው 6 ሜትር ርዝመት ያለው ዘንግ ቸልተኛ ክብደት ያለው ሲሆን በላዩ ላይ ለሚንቀሳቀሱ ሦስት ኃይሎች ይጋለጣል። ዘንግ በክብደቱ መሃል ላይ ሲሽከረከር የሚኖረው የኃይል መጠን በ O ​​ላይ ነው…

ኤ. ኤፍ

ቢ. 3ኤፍ

ሲ. 4ኤፍ

ዲ. 5 ኤፍ

ኢ. 6ኤፍ

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

የማዞሪያው ዘንግ ነጥብ O ላይ ነው።

ቅጥ 1 (ኤፍ)₁) = ኤፍ

በስራ ነጥቦች መካከል ያለው ርቀት F₁ ከማሽከርከር ዘንግ ጋር (r)₁) = 3 ሜትር

ቅጥ 2 (ኤፍ)₂) = 2F

በስራ ነጥቦች መካከል ያለው ርቀት F₂ ከማሽከርከር ዘንግ ጋር (r)₂) = 2 ሜትር

ቅጥ 3 (ኤፍ)₃) = 2F

በስራ ነጥቦች መካከል ያለው ርቀት F₃ ከማሽከርከር ዘንግ ጋር (r)₃) = 3 ሜትር

የተጠየቀው፦ የዱላው የኃይል መጠን በ O ላይ በክብደት መሃሉ ዙሪያ ሲሽከረከር

መልስ፡

የኃይል ቅጽበት 1፡

τ₁ = ረ₁ r₁ = (F)(3) = -3F

የኃይል ቅጽበት 1 ዱላው በሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ የኃይል ቅጽበት 1 አሉታዊ ምልክት ይኖረዋል።

የኃይል ቅጽበት 2፡

τ₂ = ረ₂ r₂ = (2F)(2) = 4F

የኃይል 2 ቅጽበት ዘንጉ በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ የኃይል 2 ቅጽበት አዎንታዊ ምልክት ይኖረዋል።

የኃይል ቅጽበት 3፡

τ₃ = ረ₃ r₃ ኃጢአት 30^o = (2F)(3)(0,5) = 3F

የኃይል 3 ቅጽበት ዘንጉ በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ የኃይል 3 ቅጽበት አዎንታዊ ምልክት ይኖረዋል።

የሚያስከትለው የኃይል ቅጽበት፦

Στ = τ₁ + τ₂ + τ₃

Στ = -3F + 4F + 3F

Στ = 4F

የኃይል ቅጽበት መጠን 4F የኒውተን ሜትር ነው። አዎንታዊ የኃይል ቅጽበት ማለት ዘንግ በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ ይሽከረከራል ማለት ነው።

ትክክለኛው መልስ ሲ ነው።

3. ስዕሉን ተመልከቱ!

የኤሲ ዘንግ ክብደት ችላ ከተባለ፣ α = 30^o, ርዝመት AB = BC = 1 ሜትር፣ የስርዓቱ የኃይል ቅጽበት በነጥብ A ላይ ያለው ዘንግ…

ሀ. 10√3 Nm በሰዓት አቅጣጫ

ቢ. 10√3 Nm በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ

ሲ. 20 በሰዓት አቅጣጫ Nm

መ. 20√3 Nm በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ

ኢ. 20√3 Nm በሰዓት አቅጣጫ

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

የማዞሪያው ዘንግ ነጥብ ሀ ላይ ነው።

ቅጥ 1 (ኤፍ)₁) = 10 N

በስራ ነጥቦች መካከል ያለው ርቀት F₁ ከማሽከርከር ዘንግ ጋር (r)₁) = 1 ሜትር

ቅጥ 2 (ኤፍ)₂) = 10 N

በስራ ነጥቦች መካከል ያለው ርቀት F₂ ከማሽከርከር ዘንግ ጋር (r)₂) = 1 ሜትር

ቅጥ 3 (ኤፍ)₃) = 20 N

በስራ ነጥቦች መካከል ያለው ርቀት F₃ ከማሽከርከር ዘንግ ጋር (r)₃) = 2 ሜትር

የተጠየቀው፦ Mየስርዓት ቅጥ ምልክት በነጥብ ሀ ላይ ካለው ዘንግ ጋር

መልስ፡

የኃይል ቅጽበት 1፡

τ₁ = ረ₁ r₁ ኃጢአት 30^o = (10)(1)(0,5) = 5 የኒውተን ሜትር

የኃይል 1 ቅጽበት ዘንጉ በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ የኃይል 1 ቅጽበት አዎንታዊ ምልክት ይኖረዋል።

የኃይል ቅጽበት 2፡

τ₂ = ረ₂ r₂ ኃጢአት 30^o = (10)(1)(0,5) = -5 የኒውተን ሜትር

የኃይል ቅጽበት 2 ዱላው በሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ የኃይል ቅጽበት 2 አሉታዊ ምልክት ይኖረዋል።

የኃይል ቅጽበት 3፡

τ₃ = ረ₃ r₃ ኃጢአት 60^o = (20)(2)(0,5)√3) = -20√3 የኒውተን ሜትር

የኃይል ቅጽበት 2 ዱላው በሰዓት አቅጣጫ እንዲሽከረከር ስለሚያደርግ የኃይል ቅጽበት 2 አሉታዊ ምልክት ይኖረዋል።

የሚያስከትለው የኃይል ቅጽበት፦

Στ = τ₁ + τ₂ + τ₃

Στ = 5 – 5 – 20√3

Στ = – 20√3 የኒውተን ሜትር

የኃይሉ ቅጽበት መጠን 20√3 የኒውተን ሜትርየኃይል ቅጽበት አሉታዊ ትርጉም ነው የዱላውን በሰዓት አቅጣጫ መዞር።

ትክክለኛው መልስ ኢ ነው።

4. በጎን በኩል ያለውን ፎቶ ተመልከቱ!

ፑሊ የሚሠራው ከጠጣር ቁሳቁስ ነው (I = 2/5 MR)²) 2 ኪ.ግ ክብደት አለው። በፑሊው ላይ ያለው የኃይል ቅጽበት 4 Nm ከሆነ፣ የፑሊው መስመራዊ ፍጥነት… (g = 10 ms)^-2)

ሀ. 50 ሚ.ሰ.^-2

ቢ. 25 ሚሴ^-2

ሲ. 20 ሚሴ^-2

ዲ. 16 ሚሴ^-2

ኢ. 8 ሚሴ^-2

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

የአንድ ጠንካራ ፑሊ የኢነርቲያ ቅጽበት (I) = 2/5 MR²

የፑሌይ ክብደት (M) = 2 ኪ.ግ.

የኃይል ቅጽበት (τ) = 4 Nm

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሚሰ^-2

የፑሌይ ራዲየስ (አር) = 20 ሴ.ሜ = 0,2 ሜትር

የተጠየቀው፦ መስመራዊ ፍጥነት (ሀ)

መልስ፡

የፑሊውን የኢነርቲያ ጊዜ አስላ (I):

እኔ = 2/5 MR² = 2/5 (2)(0,2)² = 2/5 (2)(0,04) = 2/5 (0,08) = 0,16/5 = 0,032 ኪ.ግ ሜትር²

ፍጥነትን አስላ ጥግ (ሀ)፡

τ = እኔ α

α = τ/I = 4/0,032 = 125 ራድ.ስ^-2

መስመራዊ ፍጥነትን (ሀ) አስላ፦

ሀ = አር α = (0,2)(125) = 25 ወ/ሮ^-2

መስመራዊ ፍጥነት የፑሊ ጠርዝ አደላህ 25 ወ/ሮ^-2.

ትክክለኛው መልስ ለ ነው።

5. በጎን በኩል ያለውን ምስል ተመልከቱ! የአንድ ጠንካራ ኳስ ፑሊ በ2 ሜ/ሰ ፍጥነት ይሽከረከራል።^-2ግ = 10 ሚሴ ከሆነ^-2, ከዚያም የፑሊው የኢነርቲያ ቅጽበት ....

ሀ. 1,0 ኪ.ግ.ሜ²

ቢ. 0,8 ኪ.ግ.ሜ²

ሲ. 0,6 ኪ.ግ.ሜ²

ዲ. 0,2 ኪ.ግ.ሜ²

ኢ. 0,1 ኪ.ግ.ሜ²

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

የፑሊው ጠርዝ መስመራዊ ፍጥነት (a) = 2 ሚ^-2

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሚሰ^-2

የፑሌይ ራዲየስ (አር) = 10 ሴ.ሜ = 0,1 ሜትር

የጭነት ክብደት (w) = mg = (4)(10) = 40 N

የተጠየቀው፦ Mየፑሊ ኢነርቲያ ምልክት

መልስ፡

የኃይል ጊዜን አስላ (τ) :

τ = FR = w R = (40) (0,1) = 4 Nm

የፑሊውን አንግል ፍጥነት ማስላት (α):

ሀ = አር α

α = a/R = 2/0,1 = 20 ራድ.ስ^-2

የፑሊውን የኢነርቲያ ጊዜ አስላ (I):

τ = እኔ α

እኔ = τ/α = 4/20 = 0,2 ኪ.ግ. ሜ²

ትክክለኛው መልስ ዲ ነው።

6. በጎን በኩል ያለውን ፎቶ ተመልከቱ!

ፑሊው የሚጎተተው ፑሊው በ1 ms ፍጥነት እንዲንቀሳቀስ ነው^-2የፑሊው ራዲየስ 10 ሴ.ሜ ከሆነ የፑሊው የኢነርቲያ ቅጽበት…

ሀ. 4,00 ኪ.ግ.ሜ²

ቢ. 2,00 ኪ.ግ.ሜ²

ሲ. 0,04 ኪ.ግ.ሜ²

ዲ. 0,02 ኪ.ግ.ሜ²

ኢ. 0,01 ኪ.ግ.ሜ²

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

የፑሊ ጠርዝ መስመራዊ ፍጥነት (a) = 1 ms^-2

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሚሰ^-2

የፑሌይ ራዲየስ (አር) = 10 ሴ.ሜ = 0,1 ሜትር

የመወጠር ኃይል (F) = 4 N

የተጠየቀው፦ Mየፑሊ ኢነርቲያ ምልክት

መልስ፡

የኃይል ጊዜን አስላ (τ) :

τ = FR = (4)(0,1) = 0,4 Nm

የፑሊውን አንግል ፍጥነት ማስላት (α):

ሀ = አር α

α = a/R = 1/0,1 = 10 ራድ.ስ^-2

የፑሊውን የኢነርቲያ ጊዜ አስላ (I):

τ = እኔ α

እኔ = τ/α = 0,4/10 = 0,04 ኪ.ግ. ሜ²

ትክክለኛው መልስ ሲ ነው።

7. 1 ኪ.ግ ክብደት እና 10 ሴ.ሜ ራዲየስ ያለው ጠንካራ የዲስክ ፑሊ በጠርዙ ዙሪያ የተጠቀለለ ገመድ አለው፣ እና 1 ኪ.ግ ክብደት በገመዱ አንድ ጫፍ ላይ ይሰቀላል። ገመዱ ክብደት የሌለው ነው እንበል። የጭነቱ ወደ ታች የሚሄደው እንቅስቃሴ ፍጥነት… (ግ = 10 ሜ/ሰ²)
ሀ. 10 ሜ/ሰ²
ቢ. 12 ሜ/ሰ²
ሲ. 15 ሜ/ሰ²
ዲ. 20 ሜ/ሰ²
ኢ. 22 ሜ/ሰ²ውይይት፡
እንደሚታወቀው፡-
ረ = w = mg = (1 ኪ.ግ)(10 ሜ/ሰ²) = 10 ኒውተን
r = 0,1 ሜትር
የተጠየቀው፦
የጭነት እንቅስቃሴ ማፋጠን
መልስ፡
ሂቱንግ የኢነርቲያ ቅጽበት አቢዳን የቅጥ ጊዜ terlebih dahulu.

ትክክለኛው መልስ ዲ ነው።

8. 2ሜ ክብደት እና የR ራዲየስ ያለው ጠንካራ የዲስክ ፑሊ በገመድ ይጠቀለላል፣ እና የm ክብደት ያለው ጭነት በገመዱ አንድ ጫፍ ላይ ይሰቀላል። ጭነቱ ሲለቀቅ፣ ፑሊው በ 4 ማዕዘን ፍጥነት ይሽከረከራል። የM ክብደት ያለው ነገር ከመጎተቻው ጋር ከተያያዘ፣ ፑሊው በተመሳሳይ ማዕዘን ፍጥነት እንዲሽከረከር፣ የጭነቱ ክብደት መሰራት አለበት... (I pulley = ½ mr²).
ሀ. ¾ ሜትር ኪ.ግ
ቢ. 3/2 ሜ ኪ.ግ.
ሲ. 2 ሜትር ኪ.ግ.
ዲ. 3 ሜትር ኪ.ግ.
ኢ. 4 ሜትር ኪ.ግ.

ውይይት፡
እንደሚታወቀው፡-
የጠንካራ ዲስክ ፑሊ ክብደት፡ 2ሜ
የጠንካራ ዲስክ ፑሊ ራዲየስ፡ R
የጭነት ክብደት፡ ሜ
ተጠይቋል :
የጭነቱ ክብደት?
መልስ፡

የጠንካራ ዲስክ ፑሊ የኢነርቲያ ጊዜን አስላ፣ አንድ ነገር ከጅምላ M ጋር የተያያዘበት በፊት እና በኋላ፡
የኢነርቲያ ቅጽበት 1፡ I = ½ mr² = ½ (2ሜ)(ር)² = ኤምአር²
የኢነርቲያ ቅጽበት 2፡ I = ½ mr² = ½ (2ሜ + ሜ)(ር)² = ½ (3ሜ)(ር)² = 1,5 MR²

የጥያቄ ምንጭ፡

ለከፍተኛ ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት/ለሙያ ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት የብሔራዊ የፊዚክስ ፈተና ጥያቄዎች