Szerk
P. 5680. Amikor a \(\displaystyle 30^\circ\)-os hajlásszögű, vízszintes síkban folytatódó domboldalt mindenütt hó borította, Peti szokatlan módját választotta a szánkózásnak: az emelkedő aljától számított \(\displaystyle 5~\mathrm{m}\) távolságból különböző kezdősebességgel indult el.
a) Mekkora kezdősebesség esetében áll meg leghamarabb a szánkó?
b) Milyen hosszú utat tett meg felfelé az emelkedőn ebben az esetben a szánkó?
A szánkó pályája egybeesett a domboldal esésvonalával. A lejtő töréspontmentesen csatlakozik a vízszintes felülethez. A szánkó és a hó között a súrlódás elhanyagolható.
(4 pont)
Tornyai Sándor fizikaverseny, Hódmezővásárhely
Megoldás. a) A síkon Peti \(\displaystyle v_0\) sebességgel a \(\displaystyle d=5~\mathrm{m}\) utat
\(\displaystyle t_1=\frac{d}{v_0} \)
idő alatt teszi meg. Az \(\displaystyle \alpha=30^\circ\) hajlásszögű emelkedőn a lassulásának nagysága:
\(\displaystyle |a|=g\sin\alpha=\frac{g}{2}, \)
így a lejtőn a megállásig
\(\displaystyle t_2=\frac{v_0}{|a|}=\frac{2v_0}{g} \)
ideig fog mozogni. A teljes mozgási idő \(\displaystyle t=t_1+t_2\), azt keressük, hogy ez milyen kezdősebesség esetén minimális. Ezt legegyszerűbben a számtani és mértani közepek közötti egyenlőtlenséggel kaphatjuk meg:
\(\displaystyle t=\frac{d}{v_0}+\frac{2v_0}{g}\geq 2\sqrt{\frac{d}{v_0}\,\frac{2v_0}{g}}=2\sqrt{\frac{2d}{g}}\approx 2~\mathrm{s}. \)
A minimális idő akkor valósul meg, amikor az egyenlőség áll fenn:
\(\displaystyle \frac{d}{v_0}=\frac{2v_0}{g}, \)
amiből a keresett kezdősebesség:
\(\displaystyle v_0=\sqrt{\frac{gd}{2}}\approx 5~\mathrm{m}/\mathrm{s}. \)
b) Az emelkedőn Peti a \(\displaystyle v_0\) kezdősebességről a megállásig lassulva
\(\displaystyle s=\frac{v_0^2}{2|a|}=\frac{v_0^2}{g}=\frac{d}{2}=2{,}5~\mathrm{m} \)
utat tesz meg.
Bense Tamás (Budapest V. Ker. Eötvös J. Gimn., 10. évf.)
Megjegyzés. A b) kérdésre a választ egyszerűbben megkaphatjuk, ha észrevesszük, hogy a minimális idő esetében Peti ugyanannyi ideig mozog a síkon, mint a lejtőn, csak éppen fele akkora átlagsebességgel. Ebből \(\displaystyle s=\tfrac{d}{2}=2{,}5~\mathrm{m}\), az előző megoldással összhangban.
53 dolgozat érkezett. Helyes 32 megoldás. Kicsit hiányos (3 pont) 15, hiányos (1–2 pont) 4, hibás 2 dolgozat.
A KöMaL kiadásának, a versenyek teljes lebonyolításának, díjazásának és a díjkiosztóval egybekötött Ifjúsági Ankétok szervezésének költségeit 2007 óta a MATFUND Középiskolai Matematikai és Fizikai Alapítvány fizeti.
Kérjük, személyi jövedelemadója 1%-ának felajánlásával álljon a több, mint 125 éve alapított Középiskolai Matematikai és Fizikai Lapok mellé!
P. 5691. Határozzuk meg egy vékony, \(\displaystyle m\) tömegű, homogén tömegeloszlású, \(\displaystyle a\) oldalú szabályos háromszög alakú lemez tehetetlenségi nyomatékát az egyik csúcsán áthaladó tengelyre vonatkozóan, ha az
a) a háromszög síkjára merőleges,
b) a magasságvonal,
c) az előző két tengelyre merőleges.
Közli: Zsigri Ferenc, Budapest
G. 911. Egy vékony szórólencse az ábrán látható \(\displaystyle P\) pontról a \(\displaystyle P'\) pontban állít elő látszólagos képet. A lencse optikai tengelyét a folytonos vonal jelöli, a négyzethálón egy-egy beosztás vízszintesen \(\displaystyle 10~\mathrm{cm}\)-nek, függőlegesen \(\displaystyle 1~\mathrm{cm}\)-nek felel meg. Mekkora a lencse fókusztávolsága?
G. 912. Az ábrán látható áramkörben kezdetben a kapcsoló nyitva van.
a) Mekkora áramok folynak az áramkör ellenállásain és a telepeken a kapcsoló zárása előtt és után?
b) Mekkora áramok folynak, ha a kapcsoló melletti feszültségforrás polaritását megfordítjuk?
