Feladat: 3221. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Gáspár Merse Előd ,  Szilágyi Tamás 
Füzet: 1999/november, 506 - 507. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Egyenletes körmozgás, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1999/január: 3221. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A nagymutatóval együtt mozgó rendszerben a nagymutató áll, a kismutató ,,az óramutató járásával ellentétes irányban'' forog 11ω szögsebességgel, ahol ω=2π/(12óra). Ebben a rendszerben a mutatók végpontjainak távolodási (közeledési) sebessége akkor a legnagyobb, ha a kismutató végpontjának sebességvektora a két végpontot összekötő egyenesre esik, vagyis utóbbi a kismutató végpontja által leírt kör érintője (1. ábra). A két végpont közötti távolság akkor változik a leglassabban, amikor éppen nem változik, azaz a kismutató végpontjának sebessége merőleges a végpontokat összekötő egyenesre (2. ábra).
Az 1. ábráról leolvasható, hogy cos(11ωt)=l/L=2/3, a mutatók hosszainak hányadosa (lásd az FGy. 3214. feladat megoldását). Innen t=525,7s=8,76min, ekkor nő leggyorsabban a távolság (éjfél után leghamarabb). A másik megfelelő geometriai helyzetben a távolság a leggyorsabban csökken, erre cos(2π-11ωt)=2/3, amiből t=56,69min.
A 2. ábráról leolvasható, hogy leglassabb a változás pont éjfélkor, illetve éjfél után abban a t időpontban, amelyre 11ωt=π, azaz t=1963,6s=32,73min.

 Gáspár Merse Előd (Fazekas M. Főv. Gyak. Gimn., 11. o.t.)

 

Megjegyzés. A feladat szélsőértékszámítással is megoldható. A mutatók végpontjai távolságának idő szerinti differenciálhányadosa a változás sebessége, ennek minimumát és maximumát kell megkeresni.