Φυσική Γ΄ Λυκείου – Ασκήσεις και Προβλήματα

Στο βιβλίο τούτο περιλαμβάνονται περισσότερες από 600 ασκήσεις και προβλήματα Φυσικής από όλη την ύλη της Γ’ Λυκείου για το μάθημα της Φυσικής προσανατολισμού θετικών σπουδών. Παράλληλα, υπάρχουν και μεθοδολογικά σχόλια, όπου χρειάζεται, ειδικότερα για τις δυσκολότερες περιπτώσεις προβλημάτων.
Στο τέλος του βιβλίου περιέχονται οι απαντήσεις στις ασκήσεις. Στις πιο εύκολες έχει δοθεί η αριθμητική απάντηση μόνο. Σε περισσότερες δύσκολες, παραθέτουμε αναλυτικότερες λύσεις και σχόλια για να κατανοήσουμε περισσότερο τον τρόπο αντιμετώπισής τους, και σε ακόμη δυσκολότερες υπάρχουν γενικότερα σχόλια για το πώς λύνονται παρόμοιες ασκήσεις ή για σφάλματα τα οποία πρέπει να αποφεύγουμε.
Προσπαθήσαμε να κατηγοριοποιήσουμε τις ασκήσεις σε ένα αποδοτικό, κατανοητό και κατά το δυνατό πλήρες σύστημα κατηγοριοποίησης. Προσπαθήσαμε επίσης να αποφύγουμε την εκτεταμένη παράθεση αριθμητικών εφαρμογών και γενικώς την εκτεταμένη παράθεση εύκολων ασκήσεων, διότι απλώς κουράζουν το μαθητή, δεν προσφέρουν επιπλέουν γνώση και κατανόηση, ενώ δίνουν μια ψευδή αίσθηση επάρκειας. Μας απασχόλησε ιδιαίτερα η διαβάθμιση, το να ξεκινούμε δηλαδή με εύκολες αριθμητικές εφαρμογές και να επεκτεινόμαστε βαθμιαία σε δυσκολότερες ασκήσεις. Προσπαθήσαμε ώστε κάθε άσκηση να έχει να προσφέρει κάτι καινούριο στο μαθητή, επεκτείνοντας με αυτό τον τρόπο την κατανόησή του στις έννοιες της Φυσικής και στην εφαρμογή τους στον πραγματικό κόσμο των φυσικών προβλημάτων, κάποιων ιδιαίτερα απαιτητικών. Δεν το κρύβουμε ότι φιλοδοξήσαμε να καλύψουμε οσεσδήποτε περισσότερες εφαρμογές, οσεσδήποτε περισσότερες κατηγορίες ασκήσεων. Εννοείται ότι το πεδίο της Φυσικής, ακόμη και του επιπέδου του Λυκείου (φαίνεται να) είναι απεριόριστο, αυτό όμως δε μας αποθάρρυνε, και κανένα δεν πρέπει να αποθαρρύνει, από την προσπάθεια να το εμπεδώσουμε και κατακτήσουμε.
Ευχόμαστε καλή περιπλάνηση στις περιοχές της Φυσικής σε συναδέλφους και μαθητές, και καλή επιτυχία σε κάθε είδους εξεταστικές δοκιμασίες.

Περιεχόμενα

1ο κεφάλαιο: Κρούσεις

Α1. Κρούσεις

• Κεντρικές ελαστικές κρούσεις
• Ελαστική κρούση σε δύο διαστάσεις
• Ανελαστικές κρούσεις, εκρήξεις και άλλες εφαρμογές της διατήρησης της ορμής

2ο κεφάλαιο: Ταλαντώσεις

Β1. Κινηματική των ταλαντώσεων

• Γραφικές παραστάσεις, εύρεση θέσης, ταχύτητας και επιτάχυνσης, με γνωστό το χρόνο
• Δίνεται ή ζητείται μόνο ταχύτητα, θέση ή επιτάχυνση, χωρίς χρόνο
• Ασκήσεις με την αρχική φάση
• Δίνεται θέση (ή ταχύτητα ή επιτάχυνση) και ζητείται ο χρόνος
• Εύρεση των εξισώσεων ή στοιχείων της ταλάντωσης από άλλα δεδομένα
• Δύο κινητά

Β2. Η δύναμη και η ενέργεια στην α.α.τ.

• Αριθμητικοί υπολογισμοί
• Να αποδειχθεί ότι ένα σώμα εκτελεί α.α.τ.
• Υπολογισμοί ενεργειών και τριγωνομετρικού τύπου προβλήματα
• Ασκήσεις με διατήρηση της ενέργειας ταλάντωσης
• Ασκήσεις στις οποίες προσφέρουμε ενέργεια ή ασκούμε δύναμη σε ένα σώμα για να εκτελέσει α.α.τ.
• Η διαφορά ανάμεσα στη δυναμική του ελατηρίου και στη δυναμική της ταλάντωσης
• Πότε χάνεται επαφή ανάμεσα σε δύο σώματα που εκτελούν α.α.τ. (ή σε ένα σώμα και ελατήριο)
• Πότε ένα σώμα ολισθαίνει ως προς άλλο
• Ρυθμοί μεταβολής
• Περιοδικές κινήσεις αλλά όχι ταλαντώσεις

Β3. Κρούσεις – εκρήξεις και ταλάντωση

• Κρούσεις και εκρήξεις με οριζόντιο ελατήριο (= ασκήσεις στις οποίες δεν αλλάζει η θέση ισορροπίας)
• Κατακόρυφο ή κεκλιμένο ελατήριο και κρούση – έκρηξη (= αλλαγή θέσης ισορροπίας)
• Προσθέτουμε ή αφαιρούμε μάζα από ένα σώμα χωρίς τη χρήση διατήρησης ορμής
• Περιπτώσεις που χρειάζεται ανάλυση η ορμή του αρχικού σώματος (= όταν η ταχύτητα του σώματος που πέφτει σε ένα ελατήριο δεν είναι στον άξονα του ελατηρίου)
• Κρούση σε ελατήριο με πολλά σώματα
• Ελαστικές κρούσεις και ταλαντώσεις

Β4. Φθίνουσες – Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις

• Υπολογισμοί σε φθίνουσες ταλαντώσεις
• Υπολογισμοί σε εξαναγκασμένες ταλαντώσεις – Συντονισμός

Β5. Σύνθεση ταλαντώσεων

• Ταλαντώσεις με ίδια συχνότητα
• Διακρότημα

3ο κεφάλαιο: Κύματα

Γ1. Το αρμονικό κύμα

• Δίνεται η εξίσωση του κύματος
• Εύρεση της διεύθυνσης διάδοσης των κυμάτων
• Εύρεση της εξίσωσης του κύματος από στοιχεία που δίνονται (βασικές περιπτώσεις)
• Ασκήσεις με τη φάση του κύματος
• Ασκήσεις στις οποίες δε χρησιμοποιούμε το χρόνο για την εύρεση του πλάτους/περιόδου
• Επίλυση τριγωνομετρικής εξίσωσης
• Κύματα που δεν ξεκινούν από την αρχή των αξόνων ή τη χρονική στιγμή
• Προσδιορισμός του κύματος με πολλαπλούς τριγωνομετρικούς υπολογισμούς, και άλλες, σχετικά δύσκολες, ασκήσεις

Γ2. Συμβολή

• Εύρεση σημείων που παρουσιάζουν συμβολή
• Εξέταση σημείων για το τι είδους συμβολή έχουμε σε αυτά
• Δημιουργία συμβολής από κύματα με διαφορά φάσης ή διαφορετικά πλάτη ή διαφορετική συχνότητα
• Προσδιορισμός του μήκους κύματος από διάφορες διατάξεις συμβολής (συμβολόμετρα)
• Εύρεση των κυμάτων που συμβάλλουν από τη γραφική παράσταση της ταλάντωσης ενός σημείου

Γ3. Στάσιμα κύματα

• Δίνονται τα κύματα που συμβάλλουν και ζητείται η εξίσωση του στάσιμου
• Εύρεση των κυμάτων όταν δίνεται το στάσιμο
• Εύρεση δεσμών κοιλιών και άλλων χαρακτηριστικών των σημείων αν δίνεται η εξίσωση του στάσιμου
• Προσδιορισμός μήκους κύματος στάσιμων κυμάτων από το μήκος χορδής
• Στάσιμα κύματα με διαφορετικές εξισώσεις
• Προσδιορισμός του μήκους κύματος του στάσιμου κύματος από διάφορα σημεία του

Γ4. Φαινόμενο Doppler

4ο κεφάλαιο: Μηχανική Ρευστών

Δ1. Ρευστά σε ισορροπία

• Εφαρμογές στο θεμελιώδη νόμο της υδροστατικής
• Εφαρμογές στον ορισμό της πιέσεως
• Γενικές ασκήσεις ρευστών σε ισορροπία

Δ2. Δυναμική των ρευστών

• Παροχή
• Η εξίσωση της συνέχειας
• Η εξίσωση του Bernoulli

Δ3. Πραγματικά ρευστά

• Αριθμητικές εφαρμογές
• Ζητήματα ποιοτικής κατανόησης

Δ4. Ρευστά και ταλαντώσεις

5ο κεφάλαιο: Στερεό σώμα

Ε1. Κινηματική

• Περιστροφική κίνηση
• Σύνθετη κίνηση – Κύλιση

Ε2. Ροπή – Ισορροπία

• Απλές ασκήσεις, χωρίς ανάλυση δυνάμεων
• Περισσότερο δύσκολες ασκήσεις (κυρίως με ανάλυση δυνάμεων)
• Ισορροπία περισσότερων του ενός στερεών, εκτεταμένων, σωμάτων

Ε3. Ροπή αδράνειας

• Εφαρμογές της θεωρίας – Θεώρημα Steiner
• Προβλήματα με πυκνότητα και αφαίρεση τμημάτων από σώματα
• Προβλήματα με αξιοποίηση συμμετρίας

Ε4. Ο 2ος νόμος του Νεύτωνα στο στερεό σώμα

• Μόνο περιστροφική κίνηση
• Περιστροφική και μεταφορική κίνηση σε διαφορετικά σώματα
• Κύλιση, βασικές περιπτώσεις με ένα σώμα
• Κίνηση σε ελεύθερο και χωρίς τριβές στερεό
• Ολίσθηση ή περιστροφή με τριβή αντί κύλισης
• «Κύλιση» αλλά με κινούμενο «δάπεδο»
• Κυλίσεις, μεταφορές και περιστροφές σε διάφορους συνδυασμούς

Ε5. Η στροφορμή – Ενεργειακά θεωρήματα

• Υπολογισμοί στροφορμής και κινητικής ενέργειας σε απλές περιπτώσεις
• Υπολογισμοί στροφορμής και κινητικής ενέργειας σε περισσότερο πολύπλοκες κινήσεις
• Η γενικευμένη διατύπωση του 2ου νόμου του Νεύτωνα
• Η διατήρηση της στροφορμής
• Υπολογισμοί έργων, Θ.Μ.Κ.Ε.

Ε6. Στερεό σώμα και Ταλαντώσεις

• Ισορροπία με ελατήρια (και άλλες ψευδο-συνδυαστικές ασκήσεις)
• Γνησίως συνδυαστικές ασκήσεις ταλαντώσεων και στερεού σώματος

Απαντήσεις & Λύσεις των ασκήσεων