Изучение физики на заочном отделении

МЕХАНИКА

Методические указания

к выполнению контрольной работы № 1

для студентов – заочников

инженерно – технических специальностей

Архангельск

Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией

факультета промышленной энергетики

Архангельского государственного технического университета

24 ноября 2004 года

Составители:

А.И. Аникин, доц., канд. техн. наук;

В.П. Кобычев, ст. преп.

Рецензент

Ю.Л. Леухин, доц., канд.техн. наук

УДК 530.1

Аникин А.И., Кобычев В.П. Механика: Методические указания к выполнению контрольной работы № 1 для студентов-заочников инженерно-технических специальностей. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. – 45 с.

Подготовлены кафедрой физики АГТУ.

В указаниях даны основные понятия и формулы, необходимые при решении задач по механике, варианты контрольных заданий, а также справочный материал.

Предназначены для студентов-заочников инженерно-технических специальностей.

Ил. 8. Табл. 3. Библиогр. 6 назв.

© Архангельский государственный
технический университет, 2005

ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКИ НА ЗАОЧНОМ ОТДЕЛЕНИИ

Физика является основой для изучения последующих общетехнических и специальных дисциплин. При изучении физики студенты знакомятся с основными физическими явлениями, их механизмом, закономерностями и практическим приложением.

Процесс изучения физики включает следующие этапы: посещение и проработку установочных и обзорных лекций, самостоятельную работу над учебными пособиями и учебниками, выполнение контрольных работ, прохождение лабораторного практикума, сдачу зачетов и экзаменов.

Лекционный курс, который читается студентам во время лабораторно-экзаменационной сессии, является обзорным и не может быть достаточным для подготовки к экзамену или зачету. В связи с этим основным видом учебной работы на заочном отделении является самостоятельное изучение предмета по учебнику. Следует изучать курс систематически в течение всего семестра, так как изучение физики в сжатые сроки перед экзаменом не дает глубоких и прочных знаний.

Контрольные работы помогают закрепить усвоение теоретической части каждого раздела курса.

Физический практикум, который студенты-заочники проходят во время лабораторно-экзаменационной сессии, призван помочь студенту научиться самостоятельно воспроизводить и анализировать основные физические явления, приобрести навыки работы в физической лаборатории, закрепить и осмыслить теоретический материал.

На экзамене или зачете студенты должны показать прочные знания теории, формулировок основных физических законов, формул, единиц физических величин, умение решать задачи.

При изучении курса физики в качестве основного следует использовать один из учебников или учебных пособий, рекомендованных в списке литературы. Другие учебные пособия можно использовать в том случае, если основное пособие не дает полного ответа на некоторые вопросы программы.

Начиная изучать материал какого-либо раздела, необходимо прочитать весь раздел учебника, не задерживаясь на трудном материале. При повторном чтении следует сначала уяснить сущность физического явления или процесса, затем составить конспект, в котором дать краткое пояснение физического явления или процесса, привести схемы, рисунки, формулы, иллюстрирующие и поясняющие изучаемый материал. Составление конспекта облегчает запоминание прочитанного, помогает контролировать восприятие изучаемого материала. Материал можно считать усвоенным, если при его повторении не возникает необходимость заглянуть в книгу или конспект.

На кафедре физики в течение семестра регулярно проводятся кон­сультации для студентов-заочников, и студент, встречающий затруднения при изучении теоретического материала, может обратиться к преподавате-лю для получения устной консультации.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

Хорошее усвоение теоретического материала невозможно без решения задач, помогающих лучше уяснить физический смысл явлений, законов, понятий. При решении задач целесообразно руководствоваться следующими правилами.

1. Внимательно прочитать условие задачи, уяснить, какой физиче-ский процесс или явление в ней рассматриваются.

2. Записать условие задачи в сокращенном виде, применяя обще-принятые обозначения физических величин. При решении задач следует пользоваться Международной системой единиц (СИ). Все числовые величины должны быть приведены к этой системе. Следует проанализировать, все ли данные, необходимые для решения задачи, приведены в условии. Недостающие данные надо взять из справочных таблиц. Необходимо записывать также и те величины, числовые значения которых не задаются, но о них можно судить по условию задачи. Например, если тело начинает двигаться из состояния покоя, то следует записать, что начальная скорость
υ0 = 0, если в задаче сказано, что какой-то величиной x можно пренебречь, обязательно следует записать, что x = 0 и т. д.

3. Задачу следует обязательно пояснять чертежом или рисунком (ес-ли это возможно), выполняя их аккуратно с помощью чертежных принадлежностей. Обозначения на чертеже и в решении должны быть одинаковыми. Не следует обозначать одну и ту же величину разными буквами, а также обозначать различные величины одними и теми же символами.

4. Решение задачи должно сопровождаться пояснениями. В пояснениях необходимо указывать те основные законы и формулы, на которых базируется решение задачи.

5. Как правило, задача по физике решается сначала в общем виде, то есть выводится формула, в которой искомая величина выражена через ве-личины, заданные в условии задачи. При таком решении не происходит накопления погрешностей, неизбежных при промежуточных расчетах. В тех случаях, когда преобразования, необходимые для нахождения искомой величины в общем виде, слишком громоздки (например, при расчете то­ков, текущих в разветвленных цепях), допускается вычисление промежу­точных величин.

6. Получив решение в общем виде, сделать анализ его размерности. Для этого подставить в правую часть полученной рабочей формулы вместо символов величин обозначения единиц измерений, провести с ними необходимые действия и убедиться в том, что полученная при этом единица соответствует искомой величине.

7. Произвести вычисления путем подстановки заданных числовых величин в расчетную формулу. Все вычисления рекомендуется выполнять с помощью микрокалькулятора. При вычислениях соблюдать правила приближенных вычислений и округлений.

8. Оценить правдоподобность ответа. Такая оценка в ряде случаев позволяет обнаружить ошибочность ответа. Например, скорость тела не может быть больше скорости света в вакууме, коэффициент полезного действия теплового двигателя не может быть больше единицы и т.п.

9. Ответ должен быть записан с определенной степенью точности, соответствующей точности исходных данных.

Кафедрой физики АГТУ подготовлены методические указания по разделам курса общей физики, в которых даны основные понятия и формулы, примеры решения задач и контрольные задания. Эти пособия выдаются студентам в начале семестра. Чтобы научиться решать задачи и подготовиться к выполнению контрольных работ, следует разобрать помещенные в указаниях примеры решения типовых задач с подробными пояснениями, а также самостоятельно решить ряд задач из задачников по физике, рекомендованных в списке учебной литературы.

ТЯГОТЕНИЕ

1. Закон всемирного тяготения

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где F – сила взаимного притяжения двух материальных точек массами изучение физики на заочном отделении - student2.ru и изучение физики на заочном отделении - student2.ru ; r – расстояние между точками; G – гравитационная постоянная.

Это уравнение справедливо также для взаимодействующих тел, представляющих собой однородные шары. В этом случае r – расстояние между центрами масс шаров.

2. Напряженность гравитационного поля

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – сила, действующая на материальную точку массой изучение физики на заочном отделении - student2.ru в данной точке гравитационного поля.

Напряженность гравитационного поля вблизи поверхности Земли приближенно равна ускорению свободного падения.

3. Сила тяжести

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – ускорение свободного падения.

4. Весом тела изучение физики на заочном отделении - student2.ru называют силу, с которой тело вследствие тяготения действует на опору или подвес.

5. Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия двух материальных точек массами изучение физики на заочном отделении - student2.ru и изучение физики на заочном отделении - student2.ru , находящихся на расстоянии r друг от друга:

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

6. Потенциал гравитационного поля

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – потенциальная энергия материальной точки массой изучение физики на заочном отделении - student2.ru , помещенной в данную точку поля.

7. Первой космической скоростью называют такую минимальную скорость, которую следует сообщить телу, чтобы оно могло двигаться вокруг Земли по круговой орбите, то есть превратиться в искусственный спутник Земли.

8. Второй космический скоростью называют такую наименьшую скорость, которую следует сообщить телу, чтобы оно могло без воздействия каких-либо дополнительных сил преодолеть земное притяжение и превратиться в искусственный спутник Солнца.

РАБОТА И ЭНЕРГИЯ

1. Работа силы изучение физики на заочном отделении - student2.ru на пути изучение физики на заочном отделении - student2.ru

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где α – угол между направлением силы и направлением движения точки приложения силы.

В случае постоянной силы изучение физики на заочном отделении - student2.ru , действующей под углом α к перемещению:

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

2. Мгновенная мощность

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru изучение физики на заочном отделении - student2.ru – скалярное произведение векторов изучение физики на заочном отделении - student2.ru и изучение физики на заочном отделении - student2.ru ; α – угол между векторами изучение физики на заочном отделении - student2.ru и изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

3. Кинетическая энергия тела массой m, движущегося поступательно со скоростью υ:

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

4. Потенциальная энергия тела массой изучение физики на заочном отделении - student2.ru , поднятого на высоту изучение физики на заочном отделении - student2.ru над поверхностью Земли:

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где h – высота, отсчитываемая от нулевого уровня, для которого изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Эта формула справедлива при условии изучение физики на заочном отделении - student2.ru , где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – радиус Земли.

5. Сила упругости

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – коэффициент упругости (в случае пружины – жёсткость); изучение физики на заочном отделении - student2.ru – величина деформации.

6. Потенциальная энергия упругодеформированного тела (пружины)

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

7. Кинетическая энергия тела массой изучение физики на заочном отделении - student2.ru , вращающегося относительно оси z:

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – момент инерции тела относительно оси вращения; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – проекция вектора угловой скорости на ось z.

8. Кинетическая энергия тела, участвующего в поступательном и вращательном движениях:

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где υ – скорость центра масс тела; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – момент инерции тела относительно оси вращения, проходящей через центр масс.

9. Работа внешних сил при вращении твердого тела

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – проекция результирующего момента приложенных к телу внешних сил на ось z; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – угол, на который поворачивается тело за время изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

10. Закон сохранения механической энергии: в замкнутой системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, механическая энергия с течением времени не изменяется

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Пример 7. Из бесконечности на поверхность Земли падает метеорит массой изучение физики на заочном отделении - student2.ru = 30 кг. Определить работу изучение физики на заочном отделении - student2.ru , которая при этом будет совершена силами гравитационного поля Земли. Ускорение свободного падения изучение физики на заочном отделении - student2.ru у поверхности Земли и её радиус изучение физики на заочном отделении - student2.ru считать известными.

Дано: изучение физики на заочном отделении - student2.ru = 30 кг; изучение физики на заочном отделении - student2.ru = 9,81 м/с2; изучение физики на заочном отделении - student2.ru = 6,37×106 м.

Найти: изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Решение. Механическую систему Земля-метеорит можно считать замкнутой. Со стороны Земли на метеорит действует сила тяготения. Это сила консервативная, поэтому при движении метеорита в поле тяготения Земли его механическая энергия изменяться не будет.

Так как метеорит был бесконечно далеко удален от Земли, то его потенциальная энергия в начальный момент времени была равна нулю

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – гравитационная постоянная; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – масса метеорита; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – масса Земли; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – расстояние от центра масс Земли до метеорита.

Если изучение физики на заочном отделении - student2.ru , то изучение физики на заочном отделении - student2.ru . Потенциальная энергия метеорита вблизи поверхности Земли

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – радиус Земли.

В соответствии с законом сохранения механической энергии

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – кинетические энергии метеорита в начальный момент времени и вблизи поверхности Земли.

По мере приближения к Земле потенциальная энергия метеорита будет убывать, а его кинетическая энергия – увеличиваться. При движении метеорита в гравитационном поле Земли сила тяготения совершает работу. Эта работа идет на увеличение кинетической энергии метеорита и совершается за счет убыли его потенциальной энергии

изучение физики на заочном отделении - student2.ru . (1)

На метеорит вблизи поверхности Земли действует сила тяготения

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Если пренебречь суточным вращением Земли, то в соответствии со вторым законом Ньютона изучение физики на заочном отделении - student2.ru , тогда изучение физики на заочном отделении - student2.ru . Делая подстановку в уравнение (1), получим изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Выполним вычисления

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Ответ: изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Пример 8. Диск скатывается без скольжения с наклонной плоскости. Найти линейную скорость υ центра масс диска у основания наклонной плоскости, если ее высота h равна 0,5 м, начальная скорость движения диска υ0 равна нулю, угол α, который плоскость составляет с горизонтом, равен 30°. Сколько времени будет скатываться диск?

Дано h = 0,5 м; υ0 = 0 м/с; α = 300; изучение физики на заочном отделении - student2.ru м/с2.

Найти: υ; t.

Решение. В начальный момент времени кинетическая энергия диска изучение физики на заочном отделении - student2.ru равна нулю, а его потенциальная энергия

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – масса диска; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – ускорение свободного падения.

изучение физики на заочном отделении - student2.ru
изучение физики на заочном отделении - student2.ru
изучение физики на заочном отделении - student2.ru
h
S
изучение физики на заочном отделении - student2.ru

Рис.8

У основания наклонной плоскости потенциальная энергия диска изучение физики на заочном отделении - student2.ru равна нулю, а его кинетическая энергия

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – кинетическая энергия поступательного движения; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – кинетическая энергия вращательного движения; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – момент инерции диска относительно его геометрической оси (ось, проходящая через центр масс диска перпендикулярно плоскости рисунка); изучение физики на заочном отделении - student2.ru – угловая скорость диска относительно его геометрической оси.

Так как изучение физики на заочном отделении - student2.ru ; изучение физики на заочном отделении - student2.ru , где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – радиус диска, то изучение физики на заочном отделении - student2.ru . Тогда

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

В соответствии с законом сохранения механической энергии

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Делая подстановку, запишем изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Найдем скорость диска у основания наклонной плоскости

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Подставив числовые значения, получим

изучение физики на заочном отделении - student2.ru изучение физики на заочном отделении - student2.ru м/с.

На диск во время движения действуют постоянные по величине силы. Следовательно, диск будет двигаться с постоянным по модулю ускорением а. В этом случае

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ; (1)

изучение физики на заочном отделении - student2.ru , (2)

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – длина наклонной плоскости.

Решая уравнения (1) и (2) совместно, найдем время скатывания

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Выполним вычисления

изучение физики на заочном отделении - student2.ru изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Ответ: υ изучение физики на заочном отделении - student2.ru м/с; изучение физики на заочном отделении - student2.ru с.

Пример 9.Пружина жесткостью изучение физики на заочном отделении - student2.ru сжата силой изучение физики на заочном отделении - student2.ru . Определить работу изучение физики на заочном отделении - student2.ru внешней силы, дополнительно сжимающей пружину еще на изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Дано: изучение физики на заочном отделении - student2.ru ; изучение физики на заочном отделении - student2.ru ; изучение физики на заочном отделении - student2.ru = 2 см = 0,02 м.

Найти: изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Решение.Пусть внешняя сила изучение физики на заочном отделении - student2.ru сжимает пружину на величину изучение физики на заочном отделении - student2.ru . В соответствии с законом Гука изучение физики на заочном отделении - student2.ru . Так как изучение физики на заочном отделении - student2.ru , то потенциальная энергия пружины в этом состоянии

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Потенциальная энергия пружины, сжатой на величину ( изучение физики на заочном отделении - student2.ru ):

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Работа, совершаемая внешней силой при сжатии пружины, идет на увеличение ее потенциальной энергии. В соответствии с законом сохранения механической энергии

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Подставим числовые значения

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Ответ: изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Пример 10. Якорь двигателя вращается с частотой изучение физики на заочном отделении - student2.ru . Определить вращающий момент изучение физики на заочном отделении - student2.ru , если двигатель развивает мощность изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Дано: изучение физики на заочном отделении - student2.ru ; изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Найти: изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Решение. При повороте якоря на угол изучение физики на заочном отделении - student2.ru вращающий момент изучение физики на заочном отделении - student2.ru совершает работу

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – проекция вектора момента силы на ось вращения z.

Мощность двигателя

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – угловая скорость якоря.

Найдем вращающий момент: изучение физики на заочном отделении - student2.ru . Выполним проверку размерности

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Выполним вычисления

изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Ответ: изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Пример 11. Кинетическая энергия тела, вращающегося относительно неподвижной оси, зависит от угла поворота изучение физики на заочном отделении - student2.ru по закону изучение физики на заочном отделении - student2.ru . При этом вращающий момент изучение физики на заочном отделении - student2.ru . Найти значение n.

Дано: изучение физики на заочном отделении - student2.ru ; изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Найти: n.

Решение. Пусть тело вращается относительно неподвижной оси z. Его кинетическая энергия равна

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – момент инерции тела относительно оси вращения; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – проекция вектора угловой скорости на ось z.

Так как изучение физики на заочном отделении - student2.ru , то изучение физики на заочном отделении - student2.ru . Тогда изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Запишем уравнение динамики вращательного движения тела относительно оси z

изучение физики на заочном отделении - student2.ru или изучение физики на заочном отделении - student2.ru , (1)

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – проекция вектора момента силы на ось изучение физики на заочном отделении - student2.ru ; изучение физики на заочном отделении - student2.ru – проекция вектора углового ускорения на ось z.

Делая подстановку изучение физики на заочном отделении - student2.ru в уравнение (1), получим

изучение физики на заочном отделении - student2.ru ,

где изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

Ответ: изучение физики на заочном отделении - student2.ru .

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

Контрольная работа включает решение восьми задач. Вариант контрольной работы выбирается по последней цифре шифра, номера задач – по таблице. Справочные данные, необходимые при решении задач, приведены в приложении.

Таблица

Варианты контрольной работы

Вариант Номера задач

1. Точка прошла половину пути со скоростью изучение физики на заочном отделении - student2.ru = 6 м/с. Оставшуюся часть пути она половину времени двигалась со скоростью изучение физики на заочном отделении - student2.ru изучение физики на заочном отделении - student2.ru изучение физики на заочном отделении - student2.ru = 4 м/с, а последний участок – со скоростью изучение физики на заочном отделении - student2.ru = 8 м/с. Определить среднюю путевую скорость точки за все время движения.

2. Прямолинейное движение точки вдоль оси x описывается урав-нением изучение физики на заочном отделении - student2.ru (х – в метрах, t – в секундах). Найти ускорение точки в тот момент времени, когда её скорость изучение физики на заочном отделении - student2.ru станет равной 3 м/с.

3. По ледяной горке пустили скользить снизу вверх шайбу. На расстоянии l = 3 м от начальной точки шайба побывала дважды: через
t1 = 2 с и t2 = 10 с после начала движения. Считая ускорение постоянным, найти его модуль и начальную скорость шайбы.

4. Тело бросили под углом изучение физики на заочном отделении - student2.ru к горизонту с начальной скоростью υ0 . Пренебрегая сопротивлением воздуха, найти значение угла α, при котором максимальная высота подъёма тела будет равна горизонтальной дальности его полёта.

5. Движение материальной точки задано уравнениями: изучение физики на заочном отделении - student2.ru ;
изучение физики на заочном отделении - student2.ru (x, y – в метрах, t – в секундах). Определить модули скорости и ускорения точки в момент времени t = 10 с.

6. На вал радиусом R = 10 cм намотана нить, к которой привязана гиря. Двигаясь равноускоренно, гиря за t = 20 с от начала движения опустилась на h = 2 м. Найти угловую скорость и угловое ускорение вала в этот момент времени.

7. Нормальная составляющая ускорения частицы, движущейся по окружности радиусом R = 3,2 м, изменяется с течением времени по закону изучение физики на заочном отделении - student2.ru , где A = 2,5 м/с2. Найти: а) путь, пройденный частицей за
t = 5 с с момента начала движения; б) тангенциальную составляющую и полное ускорение в конце этого участка пути.

8. Колесо вращается вокруг неподвижной оси так, что угол его поворота изучение физики на заочном отделении - student2.ru зависит от времени по закону изучение физики на заочном отделении - student2.ru , где c = 0,20 рад/с2. Найти полное ускорение точки на ободе колеса в момент времени t = 2,5 с, если линейная скорость её в этот момент υ = 0,65 м/с.

9. Автомобиль, движущийся со скоростью υ = 54 км/ч, проходит за-кругление шоссе радиусом кривизны R = 375 м. На повороте шофёр тормо-зит машину, сообщая ей ускорение aτ = 0,5 м/с2. Найти модули нормальной составляющей и полного ускорения автомобиля и угол между их направлениями.

10. Определить угловое ускорение и число оборотов, которое сделает маховик за t = 10 с с момента начала движения, если к концу десятой секунды он вращался, делая 300 оборотов в минуту. Вращение считать равноускоренным.

11. Камень, привязанный к веревке, равномерно вращается в вертикальной плоскости. Разность между максимальным и минимальным натяжениями веревки изучение физики на заочном отделении - student2.ru = 9,8 Н. Найти массу камня.

12. Мотоциклист с постоянной скоростью υ = 20 м/с едет по окруж-ности внутренней поверхности цилиндра, ось которого расположена верти-кально. Радиус цилиндра R = 4 м. Найти коэффициент трения шин мото-цикла о стенки цилиндра. Размерами мотоцикла и человека пренебречь.

13. Тяжелый шарик, подвешенный на легкой нерастяжимой нити длиной l = 0,5 м, вращается в горизонтальной плоскости Нить образует с вертикалью угол α = 30°. Найти период вращения шарика.

14. Сосуд с жидкостью вращается с частотой изучение физики на заочном отделении - student2.ru вокруг вертикальной оси. Поверхность жидкости имеет вид воронки. Чему равен угол изучение физики на заочном отделении - student2.ru наклона поверхности жидкости по отношению к горизонтальной плоскости в точках, лежащих на расстоянии R = 5 см от оси вращения?

15. Через невесомый блок, подвешенный к пружинным весам, перекинута легкая нерастяжимая нить, к концам которой прикреплены грузы массами m1 = 0,5 кг и m2 = 0,6кг. Что покажут весы во время движения грузов, если пренебречь трением в оси блока?

16. Бак в тендере паровоза имеет длину l = 4 м. Чему равна разность Δl уровней воды у переднего и заднего концов бака при движении поезда с ускорением а = 0,5 м/с2.

17. В вагоне, движущемся горизонтально и прямолинейно с ускорением а = 2 м/с2, висит на шнуре груз массой m = 0,2 кг. Найти силу натяжения шнура и угол отклонения шнура от вертикали.

18. Материальная точка массой m = 20 г движется без трения прямолинейно под действием силы, изменяющейся с течением времени по закону изучение физики на заочном отделении - student2.ru , где изучение физики на заочном отделении - student2.ru – постоянный вектор, модуль которого А = 0,03 Н/с. В момент времени t = 0 с координата точки x0 = 0 м, скорость υ0 = 5 м/с. Найти путь, пройденный точкой за первые 4 с движения.

19. По наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол
α = 45°, скользит брусок. За какое время от начала движения он приобретет скорость υ = 14 м/с? Коэффициент трения скольжения бруска о плоскость μ = 0,3.

20. Проволока круглого сечения диаметром d = 4,6 мм сделана из молибденовой стали, предел упругости которой изучение физики на заочном отделении - student2.ru Опреде-лить массу груза, который выдержит проволока в пределах упругой дефор-мации, если поднимать груз с ускорением a = 2,20 м/с2.

21. Частица массой m1 = 1 г, двигавшаяся со скоростью изучение физики на заочном отделении - student2.ru (А = 3 м/с; В = – 2 м/с), испытала абсолютно неупругое столкновение с другой частицей, масса которой m2 = 2 г, а скорость изучение физики на заочном отделении - student2.ru (С = 4 м/с; D = – 6 м/с). Найти скорость образовавшейся частицы.

22. Снаряд массой m = 10 кг в верхней точке траектории имеет скорость υ = 200 м/с. В этой точке он разорвался на два осколка. Один осколок массой m1 = 3 кг полетел вперед со скоростью u1 = 400 м/с под углом изучение физики на заочном отделении - student2.ru = 60° к горизонту. С какой скоростью u2 и под каким углом к горизонту изучение физики на заочном отделении - student2.ru полетит второй осколок?

23. Лодка длиной l = 3 м и массой m = 120 кг стоит на спокойной воде. На носу и корме находятся два рыбака массами m1 = 60 кг и
m2 = 90 кг. На какое расстояние относительно воды сдвинется лодка, если рыбаки поменяются местами.

24. На полу стоит тележка в виде длинной доски, снабженной легкими колесами. На одном конце доски стоит человек. Масса человека
М = 60 кг, масса доски m = 20 кг. С какой скоростью относительно пола будет двигаться тележка, если человек пойдет вдоль доски со скоростью (относительно доски) υ = 1 м/с. Массой колес пренебречь, трение не учитывать.

25. На подножку вагонетки, которая движется прямолинейно со скоростью υ = 2,0 м/с, прыгает человек массой m = 60 кг в направлении, перпендикулярности к ходу вагонетки. Определить скорость вагонетки вместе с человеком.

26. На сколько переместится относительно берега лодка длиной
l = 3,5 м и массой M = 200 кг, если стоящий на корме человек массой
m = 80 кг переместиться на нос лодки? Считать, что лодка расположена перпендикулярно берегу.

27. Конькобежец массой М = 70 кг, стоя на коньках на льду, бросает в горизонтальном направлении камень массой m = 3 кг со скоростью
υ = 8 м/с. На какое расстояние откатится при этом конькобежец, если коэффициент трения коньков о лед μ = 0,02?

28. При взрыве гранаты, летевшей горизонтально со скоростью
υ = 8,0 м/с, образовалось два осколка. Осколок, масса которого составляла 0,3 массы гранаты, продолжал двигаться в прежнем направлении со скоростью u1 = 30 м/с. Определить скорость u2 и направление движения второго осколка.

29. Снаряд, летевший горизонтально со скоростью υ = 100 м/с, разорвался на две равные части на высоте h = 40 м. Одна часть через t = 1 с падает на землю точно под местом взрыва. Найти модуль и направление скорости второй части снаряда сразу после взрыва.

30. Орудие, жестко закрепленное на железнодорожной платформе, производит выстрел вдоль полотна железной дороги под углом α = 45° к горизонту. Определить начальную скорость снаряда, если известно, что после выстрела платформа откатилась на расстояние l = 3,0 м. Масса плат-формы с орудием М = 2,0∙104 кг, масса снаряда m = 10 кг, коэффициент трения качения между колесами платформы и рельсами μ = 0,002.

31. На блок, имеющий форму диска радиусом R = 20 см и массой
М = 5 кг, намотан шнур, к концу которого привязан груз массой m = 0,5 кг. До начала вращения блока высота груза над полом h = 1 м. Через какое время t груз опустится до пола?

32. Через блок, имеющий форму диска, диаметром 10 см и массой 100 г перекинута нерастяжимая и невесомая нить, на концах которой привязаны грузы массами 200 и 250 г. С каким угловым ускорением будет вращаться блок? Вычислить ускорение, с которым будут двигаться грузы, если предоставить их самим себе.

33. Шар диаметром 40 см вращается вокруг оси, проходящей через его центр, согласно уравнению изучение физики на заочном отделении - student2.ru = Аt + Bt 2, где B = 1,0 рад/с2. Вращение происходит под действием силы F = 5 H, направленной по касательной к поверхности шара. Найти массу шара.

34. Маховик в виде диска диаметром 80 см и массой 30 кг вращается, делая 600 об/мин. При торможении скорость вращения изменилась за 20 с до 240 об/мин. Определить тормозящий момент.

35. Материальная точка движется по окружности с нормальной составляющей ускорения изучение физики на заочном отделении - student2.ru . При этом момент силы, действующий на точку относительно центра вращения, выражается степенной функцией времени изучение физики на заочном отделении - student2.ru . Найти значение n.

36. Сплошной шар массой 10 кг и радиусом 15 см равномерно вращается вокруг неподвижной оси, проходящей через центр масс шара, делая 600 об/мин. Сила, направленная по касательной к поверхности шара, за 10 с непрерывного действия остановила вращение. Определить вели-чину этой силы.

37. Сплошной диск диаметром 20 см и массой 4 кг вращается с частотой 10 об/с. Определить величину силы торможения, приложенной к боковой поверхности диска, которая остановит его за 10 с.

38. На краю стола закреплен блок, на который намотана нерастяжи-мая нить. К свободному концу нити подвешен груз массой 1 кг. Когда си-стему предоставили самой себе, груз начал падать с ускорением 8 м/с2, вы-зывая вращение блока. Определить массу блока, считая его однородным диском.

39. Однородный тонкий стержень массой 0,8 кг и длиной 0,6 м может вращаться относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его конец. Вычислить угловую скорость стержня и линейную скорость его свободного конца через 4 с после начала действия силы, равной 2 Н, непрерывно д<

Наши рекомендации