По гладкой горизонтальной плоскости движется по окружности тело

Видео:Точечное тело массой 0,5 кг свободно движется по гладкой горизонтальной плоскости - №22697Скачать

Движение по окружности под действием нескольких сил

1. Поворот транспорта

Движение по горизонтальной дороге

Напомним, что ускорение тела, движущегося со скоростью v по окружности радиусом r, направлено к центру окружности (центростремительное ускорение). Модуль ускорения

Согласно второму закону Ньютона

= m,

где – равнодействующая всех приложенных к телу сил.

Пусть автомобиль совершает поворот на горизонтальной дороге, двигаясь равномерно по дуге окружности. На него действуют сила тяжести m и сила нормальной реакции (рис. 21.1). Но обе они направлены вертикально и поэтому не могут вызвать ускорения, направленного горизонтально. Это ускорение вызывает горизонтально направленная сила трения, действующая на автомобиль со стороны дороги.

Если колеса автомобиля не проскальзывают, то нижние точки колес покоятся относительно дороги. Следовательно, ускорение вызывает сила трения покоя _тр.пок (рис. 21.1). (Эта сила возникает, когда вследствие поворота руля оси вращения передних колес поворачиваются. Причины появления этой силы можно объяснить, только рассматривая автомобиль не как материальную точку.)

? 1. Используя рисунок 21.1, объясните смысл следующих уравнений:

? 2. Чему равен радиус окружности r, по которой может равномерно двигаться автомобиль на горизонтальной дороге со скоростью v, если коэффициент трения между колесами и дорогой равен μ?
Подсказка. F_тр.пок ≤ μN.

? 3. С какой наибольшей скоростью (в километрах в час) автомобиль может совершить поворот на перекрестке нешироких улиц, двигаясь по дуге окружности радиусом 10 м? Рассмотрите движение автомобиля по сухому асфальту и по льду.

Выполнив это задание, вы лучше поймете, почему водитель притормаживает перед поворотом, особенно на скользкой дороге.

Движение по наклонной дороге

Если полотно дороги наклонить в сторону поворота, то сила нормальной реакции опоры будет наклонена под углом к вертикали (рис. 21.2).

В таком случае появляется горизонтальная составляющая силы нормальной реакции, направленная в сторону поворота. Это позволяет увеличить скорость на повороте при тех же значениях радиуса поворота и коэффициента трения.

? 4. При каком угле наклона дороги автомобиль, который едет со скоростью v = 72 км/ч по дуге окружности радиусом r = 30 м, может совершить поворот даже на очень скользкой дороге?
Подсказка. В данном случае проекция силы нормальной реакции на ось x равна mg tg α.

? 5. Почему велотреки делают с наклоном внутрь (рис. 21.3)?

Гонки по вертикальной стене

Ехать по окружности можно и по вертикальной стене (рис. 21.4)! В таком случае центростремительное ускорение обеспечивает только сила нормальной реакции (рис. 21.5). (Автомобиль, который едет по вертикальной стене, не переворачивается потому, что на его нижние колеса стена давит с большей силой, чем на верхние.)

? 6. С какой скоростью (в километрах в час) можно ехать по вертикальной цилиндрической стене радиусом 5 м, если коэффициент трения μ между колесами и стеной равен 0,5?

2. Конический маятник

Подвешенный на нити груз, который равномерно движется по окружности в горизонтальной плоскости, называют коническим маятником (рис. 21.6).

На груз действуют сила тяжести m и сила натяжения нити , направленная вдоль нити. (Силу натяжения нити в данном случае неудобно обозначать , потому что буквой T обозначен период обращения груза по окружности.) Равнодействующая этих сил вызывает центростремительное ускорение груза.

Введем обозначения:
l — длина нити,
r — радиус окружности,
α — угол между нитью и вертикалью,
T — период обращения груза по окружности.

? 7. Используя рисунок 21.6, объясните смысл следующих уравнений:

Подсказка. Воспользуйтесь тем, что r = l cos α.

? 8. Чему равен период обращения конического маятника, если длина нити равна l?

? 9. Шарик массой 100 г, подвешенный на нити длиной 50 см, вращается по окружности в горизонтальной плоскости. При этом сила натяжения нити 2 Н.
а) Какой угол составляет нить с вертикалью?
б) Чему равен период обращения шарика по окружности?
в) Чему равен радиус окружности, по которой движется шарик?
г) С какой скоростью движется шарик?
д) Во сколько раз ускорение шарика больше ускорения свободного падения?
е) За какое время шарик пройдет путь, равный 1 км?

Движение по гладкой поверхности

Пусть небольшая шайба скользит по горизонтальной окружности внутри гладкой полусферы (рис. 21.7).

Главное в таких задачах – увидеть, что это видоизмененный конический маятник: роль силы натяжения нити играет сила нормальной реакции.

? 10. Шайба массой 50 г движется со скоростью 2 м/с по горизонтальной окружности радиусом 20 см внутри гладкой полусферы.
а) С каким ускорением движется шайба?
б) Под каким углом к вертикали направлена сила нормальной реакции, действующая на шайбу со стороны полусферы?
в) Чему равна сила нормального давлениям?
г) Чему равен радиус полусферы?
д) Чему равна частота обращения шайбы по окружности?

Рассмотрим также движение тела по внутренней поверхности конуса.

? 11. Шайба движется по горизонтальной окружности радиусом r по гладкой поверхности конуса (рис. 21.8, для наглядности конус разрезан). Образующая конуса составляет угол α с вертикалью. Чему равен период обращения шайбы?

Дополнительные вопросы и задания

12. На горизонтальном диске на расстоянии 10 см от оси лежит небольшая шайба массой 20 г. Диск начинают вращать вокруг его оси, медленно увеличивая частоту обращения. Когда частота становится равной 1 с-1, шайба начинает скользить по диску.
а) Каков коэффициент трения между шайбой и диском?
б) Чему равна сила трения, действующая на шайбу, при частоте обращения 0,5 с -1 ?
в) Начертите примерный график зависимости силы трения от частоты обращения диска.

13. Груз массой 100 г, подвешенный на пружине жесткостью 200 Н/м, вращают по окружности, лежащей в горизонтальной плоскости. Чему равна частота обращения, если длина пружины в 2 раза больше ее длины в недеформированном состоянии?

14. На стержне, укрепленном на расстоянии d от оси вращения горизонтального диска, на нити длиной l подвешен шарик (рис. 21.9). При вращении диска нить отклоняется от вертикали на угол α.
а) Каково ускорение шарика?
б) Каков период обращения диска?

Видео:ЕГЭ физика .2 задание #7810Скачать

04.02.2021 Физика 11 класс варианты ФИ2010301 ФИ2010302 ответы и задания статград ЕГЭ

ПОДЕЛИТЬСЯ

Ответы и задания для вариантов ФИ2010301, ФИ2010302, ФИ2010303, ФИ2010304 тренировочной работы №3 статград по физике 11 класс для подготовки к ЕГЭ 2021, официальная дата проведения работы статград: 04.02.2021 (4 февраля 2021 год).

Ссылка для скачивания вариантов (ФИ2010301-ФИ2010302): скачать задания

Ссылка для скачивания всех ответов и критериев для вариантов: скачать ответы

Тренировочная работа №3 по физике 11 класс статград ЕГЭ 2021 решать варианты онлайн:

Сложные задания и ответы с варианта ФИ2010301:

1)Точечное тело движется по гладкой горизонтальной поверхности вдоль прямой OX. На рисунке изображён график зависимости координаты x этого тела от времени t. Найдите модуль перемещения тела к моменту времени t = 10 мин.

Ответ: 25

2)На горизонтальном столе лежит тело массой 4 кг. На него начинает действовать направленная вертикально вверх сила F . График зависимости модуля F этой силы от времени t показан на рисунке. Чему равен модуль ускорения тела через 15 секунд после начала действия данной силы? Трение отсутствует.

Ответ: 2

3)Точечное тело массой m = 1 кг начинают поднимать вдоль гладкой наклонной плоскости, действуя на него постоянной силой F = 8 Н. Наклонная плоскость составляет с горизонтом угол α = 30 °. Приложенная к телу сила направлена параллельно наклонной плоскости вдоль «линии стекания воды» (эта линия показана на рисунке пунктиром). Чему равно изменение полной механической энергии данного тела при его перемещении на 4 метра вдоль этой линии?

Ответ: 32

4)Наполненная газом сферическая резиновая оболочка полностью погружена в водоём и имеет радиус 75 см. Оболочку начинают погружать вглубь водоёма, и через некоторое время её радиус становится равным 25 см (а форма остаётся сферической). Во сколько раз в результате такого погружения изменяется модуль действующей на оболочку силы Архимеда? Считайте изменение плотности воды с увеличением глубины пренебрежимо малым.

Ответ: 27

5)Тонкий однородный стержень, частично погружённый в воду, удерживается в состоянии равновесия с помощью невесомой нерастяжимой нити (см. рис.). Длина отрезка АВ в два раза меньше длины отрезка ОА. Выберите два верных утверждения.

• 1) Модуль силы натяжения нити меньше модуля действующей на стержень силы тяжести.
• 2) Сумма модулей силы натяжения нити и силы Архимеда больше модуля действующей на стержень силы тяжести.
• 3) Относительно оси, проходящей через точку О, плечо действующей на стержень силы тяжести меньше плеча силы Архимеда.
• 4) Относительно оси, проходящей через точку О, отношение плеча действующей на стержень силы Архимеда к плечу силы натяжения нити равно 1,2.
• 5) Относительно оси, проходящей через точку О, момент силы Архимеда больше момента действующей на стержень силы тяжести.

Ответ: 13

6)На гладкой горизонтальной поверхности покоится небольшая шайба. На неё налетает другая шайба. Между шайбами происходит лобовое абсолютно неупругое соударение. Затем проводят второй опыт, увеличив массу налетающей шайбы, но оставив прежней её скорость. Как изменяются во втором опыте по сравнению с первым скорость шайб после соударения и выделившееся в процессе соударения количество теплоты? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Ответ: 11

7)Камень отпускают без начальной скорости с высоты 90 м над поверхностью Земли. Падение является свободным. Установите соответствие между физическими величинами, характеризующими движение камня, и их значениями в СИ. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Ответ: 23

8)Во сколько раз отличаются среднеквадратичные скорости хаотического теплового движения молекул гелия и углекислого газа, входящих в состав воздуха, при комнатной температуре? Ответ округлите до десятых долей.

Ответ: 3,3

9)Рассмотрим две идеальные тепловые машины. Температуры нагревателя и холодильника первой машины отличаются в 4 раза. Температура холодильника первой тепловой машины равна температуре нагревателя второй тепловой машины. Температура холодильника второй тепловой машины в 5 раз меньше температуры нагревателя первой тепловой машины. Во сколько раз КПД первой машины больше КПД второй машины? Ответ округлите до сотых долей.

Ответ: 3,75

10)Железный метеорит массой 1 кг упал в холодное северное море, температура воды в котором равна 0 °C. Перед попаданием в воду метеорит двигался со скоростью 2 км/с и был разогрет до температуры 1000 °C. Какое количество теплоты выделилось при торможении и остывании метеорита в воде?

Ответ: 2460

11)На рисунке изображён график процесса 1–2–3, совершаемого с пятью молями идеального одноатомного газа. Выберите два верных утверждения относительно проведённого процесса. 1) Участок 1–2 представляет собой изотермическое сжатие. 2) На участке 2–3 температура газа увеличивается. 3) В состоянии 1 плотность газа минимальна. 4) В состоянии 3 концентрация молекул газа минимальна. 5) В состоянии 3 среднеквадратичная скорость молекул газа имеет максимальное значение.

Ответ: 13

13)На рисунке изображены три тонких прямых провода с электрическим током. Провод 2 расположен перпендикулярно плоскости рисунка, а провода 1 и 3 лежат в плоскости рисунка. Направления протекания токов по проводам 1 и 3 указаны стрелками, а по проводу 2 ток течёт к наблюдателю. Силы токов в проводах одинаковые. Определите, как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор индукции магнитного поля в точке О. Ответ запишите словом (словами)

Ответ: вверх

14)Лампа накаливания подключена к источнику напряжения. После увеличения напряжения на лампе в 3 раза выделяющаяся в ней мощность возросла в 6 раз. Во сколько раз при этом увеличилось сопротивление спирали лампы? Ответ округлите до десятых долей.

15)В идеальном колебательном контуре заряд q конденсатора ёмкостью 25 пФ изменяется с течением времени t по закону 5 6 q t 10 cos(10 ) − = ⋅ (в этой формуле все величины заданы в СИ). Какую максимальную энергию запасает этот конденсатор в процессе таких колебаний?

16)На графике показана зависимость от времени t силы тока I, протекающего в катушке № 1. Все линии магнитного поля, создаваемого этой катушкой, пронизывают поперечное сечение катушки № 2, а концы обмотки катушки № 2 соединены друг с другом. Индуктивность катушки № 2 пренебрежимо мала. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы в катушке № 2. 1) В катушке № 2 протекает постоянный электрический ток. 2) В моменты времени 7 с и 12 с электрический ток в катушке № 2 течёт в противоположных направлениях. 3) В моменты времени 3 с и 18 с электрический ток в катушке № 2 течёт в одном и том же направлении. 4) В течение интервала времени от 6 с до 14 с в катушке № 2 выделяется такое же количество теплоты, как и в течение интервала времени от 16 с до 24 с. 5) В моменты времени 10 с и 20 с сила тока в катушке № 2 равна нулю.

17)Луч света падает на плоскопараллельную стеклянную пластинку (см. рис.). Выходя из пластинки, луч смещается на расстояние h. Пластинку поворачивают против часовой стрелки на угол 5 °. Определите, как в результате этого изменятся угол преломления луча при переходе из воздуха в стекло и величина смещения луча. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.

18)Плоский конденсатор состоит из двух квадратных пластин. Пространство между пластинами заполнено однородным диэлектриком. Установите соответствие между зависимостями ёмкости C этого конденсатора от физических величин и графиками, изображающими / эти зависимости. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

19)В некотором атомном ядре число нейтронов в 2 раза больше числа протонов. Массовое число этого ядра равно 36. Определите для этого ядра число нейтронов и разность между числом нейтронов и зарядовым числом.

20)Медленные (нерелятивистские) электроны с энергией 150 эВ испытывают дифракцию на некоторой атомной структуре. Расстояние между соседними атомами этой структуры d = 0,2 нм. Во сколько раз d превышает длину волны электрона? Ответ округлите до целого числа.

22)Через резистор течёт постоянный электрический ток, сила которого равна 0,1 А и измерена с высокой точностью. На корпусе резистора указано, что его сопротивление равно 2 кОм, а абсолютная погрешность этого значения составляет 10 %. Какая мощность выделяется в этом резисторе?

23)Два маленьких металлических шарика, установленные на изолирующих подставках, располагают на одинаковых расстояниях от точки О. Заряды шариков одинаковы по модулю, но противоположны по знаку. В точке O экспериментально определяют вектор напряжённости электрического поля. Затем эксперименты повторяют, располагая на равных расстояниях от точки О шарики, имеющие другие заряды. В таблице приведены значения этих зарядов и расстояния их до точки О. Укажите номера экспериментов, в которых вектор напряжённости электрического поля в точке О будет таким же, как в изначальном эксперименте.

24)Выберите все верные утверждения, которые соответствуют данным в таблице характеристикам. 1) В недрах RX J1856.5–3754 происходят ядерные реакции синтеза водорода в гелий. 2) η Киля A на последнем этапе эволюции превратится в белый карлик. 3) Глизе 229 B – это коричневый карлик. 4) В недрах Солнца происходит превращение гелия в углерод в термоядерных реакциях. 5) 40 Эридана B светит за счёт запасённого за долгую эволюцию тепла.

25)Два моля азота изобарно нагревают. На рисунке изображён график зависимости величины среднеквадратичной скорости u молекул газа от его объёма V. Чему равно давление газа в сосуде?

26)Найдите сопротивление участка электрической цепи, схема которого показана на рисунке. Все соединительные проводники являются идеальными.

27)Система сообщающихся сосудов состоит из очень длинной вертикальной трубы с открытым верхним концом, к которой внизу присоединён через трубочку небольшой закрытый вертикальный цилиндрический сосуд высотой h0 = 20 см. Вначале система заполнена окружающим воздухом при комнатной температуре и давлении p0 = 105 Па, а затем в левую трубу начинают медленно наливать воду той же температуры, следя при этом за её уровнями h1 и h2 в левом и правом коленах системы (см. рис.). Нарисуйте примерный график зависимости h2 от h1 и найдите приближённое значение h1 при h2 = 0,6h0.

28)Конический маятник представляет собой маленький грузик массой m = 100 г, вращающийся с угловой скоростью ω1 вокруг вертикальной оси на невесомой нерастяжимой нити длиной l, составляющей с этой осью угол α1 = 60° (см. рис.). Во сколько раз надо увеличить угловую скорость вращения маятника, чтобы нить порвалась, если она выдерживает максимальную силу натяжения, равную nmg, где n = 4?

29)Пуля массой m1 = 4 г, летящая горизонтально со скоростью V = 125 м/с, попадает в небольшой шарик массой m2 = 100 г, подвешенный на жёстком невесомом стержне длиной l = 0,5 м с шарниром наверху, и застревает в шарике (см. рис.). Найдите модуль ускорения шарика в верхней точке окружности, по которой он двигался после попадания пули. Трения шарика о воздух нет.

30)Школьный класс имеет размеры пола 8 м × 12 м и высоту потолка 4,5 м. Осенью при атмосферном давлении 740 мм рт. ст. температура в классе равнялась 18 °С, а зимой, после похолодания и включения отопления температура повысилась до 24 °С при давлении 765 мм рт. ст. На сколько изменилось число молекул азота в классе? В воздухе содержится 78 % азота по объёму. Молярная масса воздуха равна 29 кг/кмоль, объёмом учителя, учеников, мебели и учебных пособий можно пренебречь.

31)Заряженный железный шарик радиусом r опущен в сосуд с маслом плотностью ρ = 900 кг/м 3 . В масле создали однородное вертикальное электрическое поле напряжённостью Е1 = 30 кВ/см, в результате чего шарик оказался в равновесии, будучи взвешенным в масле. Поле какой напряжённостью Е2 надо создать в масле в данном сосуде, чтобы шарик того же размера и с таким же зарядом, но изготовленный из алюминия, тоже оказался в равновесии?

32)Мыльная плёнка с показателем преломления n = 1,33 натянута на проволочный каркас, расположенный в вертикальной плоскости, и освещается нормально падающим на неё пучком монохроматического света с длиной волны λ = 546,1 нм. За счёт стекания жидкости плёнка образует клин, на котором в отражённом свете наблюдаются горизонтальные интерференционные полосы с периодом d = 4 мм. Чему равен угол α клина? Ответ выразите в угловых секундах (1 угловая секунда = 1/3600 градуса).

Сложные задания и ответы с варианта ФИ2010302:

1)Точечное тело движется по гладкой горизонтальной поверхности вдоль прямой OX. На рисунке изображён график зависимости координаты x этого тела от времени t. Найдите модуль перемещения тела к моменту времени t = 15 мин.

Ответ: 30

2)На горизонтальном столе лежит тело массой 5 кг. На него начинает действовать направленная вертикально вверх сила F. График зависимости модуля F этой силы от времени t показан на рисунке. Чему равен модуль ускорения тела через 15 секунд после начала действия данной силы? Трение отсутствует.

Ответ: 2

3)Точечное тело массой m = 1 кг начинают поднимать вдоль гладкой наклонной плоскости, действуя на него постоянной силой F = 8 Н. Наклонная плоскость составляет с горизонтом угол α = 30 °. Приложенная к телу сила направлена параллельно наклонной плоскости вдоль «линии стекания воды» (эта линия показана на рисунке пунктиром). Через некоторое время изменение полной механической энергии данного тела оказалось равным 40 Дж. Чему равно перемещение тела вдоль плоскости за это время?

Ответ: 5

4)Наполненная газом сферическая резиновая оболочка полностью погружена в глубокий водоём и имеет радиус 15 см. Оболочку начинают поднимать к поверхности водоёма, и через некоторое время её радиус становится равным 60 см (а форма остаётся сферической). При этом оболочка по-прежнему остаётся полностью погруженной в воду. Во сколько раз в результате такого подъёма изменяется модуль действующей на оболочку силы Архимеда? Считайте изменение плотности воды с уменьшением глубины пренебрежимо малым.

Ответ: 64

8)Во сколько раз отличаются среднеквадратичные скорости хаотического теплового движения молекул гелия и водяного пара, входящих в состав воздуха при комнатной температуре? Ответ округлите до десятых долей.

Ответ: 2,1

9)Рассмотрим две идеальные тепловые машины. Температуры нагревателя и холодильника первой машины отличаются в 4 раза. Температура холодильника первой тепловой машины равна температуре нагревателя второй тепловой машины. Температура холодильника второй тепловой машины в 6 раз меньше температуры нагревателя первой тепловой машины. Во сколько раз КПД первой машины больше КПД второй машины? Ответ округлите до сотых долей.

Ответ: 2,25

10)Железный метеорит массой 1,5 кг упал в холодное северное море, температура воды в котором равна 0 °C. Перед попаданием в воду метеорит двигался со скоростью 3 км/с и был разогрет до температуры 1200 °C. Какое количество теплоты выделилось при торможении и остывании метеорита в воде?

Ответ: 7578

14)Лампа накаливания подключена к источнику напряжения. После уменьшения напряжения на лампе в 4 раза выделяющаяся в ней мощность уменьшилась в 5 раз. Во сколько раз при этом уменьшилось сопротивление спирали лампы? Ответ округлите до десятых долей.

Ответ: 3,2

15)В идеальном колебательном контуре заряд q конденсатора ёмкостью 5 пФ изменяется с течением времени t по закону 6 5 q t 10 cos(10 ) − = ⋅ (в этой формуле все величины заданы в СИ). Какую максимальную энергию запасает катушка контура в процессе таких колебаний?

18)Плоский конденсатор состоит из двух квадратных пластин. Пространство между пластинами заполнено однородным диэлектриком. Установите соответствие между зависимостями ёмкости C этого конденсатора от физических величин и графиками, изображающими эти зависимости. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

19)В некотором атомном ядре число нейтронов в 2 раза больше числа протонов. Массовое число этого ядра равно 45. Определите для этого ядра число нейтронов и разность между числом нейтронов и зарядовым числом.

20)Медленные (нерелятивистские) электроны с энергией 270 эВ испытывают дифракцию на некоторой атомной структуре. Расстояние между соседними атомами этой структуры d = 0,15 нм. Во сколько раз d превышает длину волны электрона? Ответ округлите до целого числа.

22)Через резистор течёт постоянный электрический ток, сила которого равна 0,2 А и измерена с высокой точностью. На корпусе резистора указано, что его сопротивление равно 1 кОм, а абсолютная погрешность этого значения составляет 10 %. Какая мощность выделяется в этом резисторе?

27)Система сообщающихся сосудов состоит из очень длинной вертикальной трубы с открытым верхним концом, к которой внизу присоединён через трубочку небольшой закрытый вертикальный цилиндрический сосуд высотой h0 = 20 см. Вначале система заполнена окружающим воздухом при комнатной температуре и давлении p0 = 105 Па, а затем в левую трубу начинают медленно наливать воду той же температуры, следя при этом за её уровнями h1 и h2 в левом и правом коленах системы (см. рис.). Нарисуйте примерный график зависимости h1 от h2 и найдите приближённое значение h1 при h2 = 0,8h0.

28)Конический маятник представляет собой маленький грузик массой m = 100 г, вращающийся с угловой скоростью ω1 вокруг вертикальной оси на невесомой нерастяжимой нити длиной l, составляющей с этой осью угол α1 = 60° (см. рис.). Когда угловую скорость вращения маятника увеличили в два раза, нить порвалась, Во сколько раз n сила натяжения нити при обрыве превышала действующую на грузик силу тяжести?

29)Пуля массой m1 = 5 г, летящая горизонтально со скоростью V = 200 м/с, попадает в небольшой шарик массой m2 = 200 г, подвешенный на жёстком невесомом стержне длиной l = 0,5 м с шарниром наверху, и застревает в шарике (см. рис.). Во сколько раз модуль ускорения шарика в верхней точке окружности, по которой он двигался после попадания пули, меньше модуля ускорения свободного падения? Трения шарика о воздух нет.

30)Школьный класс имеет размеры пола 8 м × 12 м и высоту потолка 4,5 м. Осенью при атмосферном давлении 740 мм рт. ст. температура в классе равнялась 18 °С, а зимой, после похолодания и включения отопления температура повысилась до 24 °С при давлении 765 мм рт. ст. На сколько изменилось число молекул кислорода в классе? В воздухе содержится 21% кислорода по объёму. Молярная масса воздуха равна 29 кг/кмоль, объёмом учителя, учеников, мебели и учебных пособий можно пренебречь.

31)Заряженный железный шарик радиусом r опущен в сосуд с маслом плотностью ρ = 900 кг/м3 . В масле создали однородное вертикальное электрическое поле напряжённостью Е1 = 30 кВ/см, в результате чего шарик оказался в равновесии, будучи взвешенным в масле. Поле какой напряжённостью Е2 надо создать в масле в данном сосуде, чтобы шарик того же размера и с таким же зарядом, но изготовленный из латуни плотностью ρл = 8500 кг/м3 , тоже оказался в равновесии?

32)Мыльная плёнка с показателем преломления n = 1,33 натянута на проволочный каркас, расположенный в вертикальной плоскости, и освещается нормально падающим на неё пучком монохроматического света с длиной волны λ = 435,8 нм. За счёт стекания жидкости плёнка образует клин с углом α = 10 угловых секунд, на котором в отражённом свете наблюдаются горизонтальные интерференционные полосы. Чему равен период d этих полос? 1 угловая секунда = 1/3600 градуса.

Видео:Физика - движение по окружностиСкачать

Закон сохранения импульса на плоскости

Из кодификатора по физике, 2020.
«1.4.3. Закон сохранения импульса: в ИСО

Видео:ЕГЭ физика .2 задание #7778Скачать

Теория

Импульс тела — векторная физическая величина, равная произведению массы тела m на его скорость :

— Обозначается буквой , измеряется в килограмм-метр в секунду (кг∙м/с).
— Импульс тела направлен в ту же сторону, что и скорость тела, и наоборот.

Изменение импульса тела

где и — конечный и начальный импульсы тела, и — конечная и начальная скорости тела, m — масса тела.

Импульс системы тел равен векторной сумме импульсов тел входящих в эту систему

где m1, m2, … — массы тел системы, — скорости тел системы.

Изменение импульса системы тел

где — конечный импульс системы тел, — начальный импульс системы тел, m1, m2, … — массы тел системы, — конечные скорости тел системы, — начальные скорости тел системы.

Импульс силы — векторная физическая величина, равная произведению силы на время t ее действия:

— Обозначается буквой , измеряется в Ньютон на секунду (Н∙с).
— Импульс силы направлен в ту же сторону, что и сила, и наоборот.

Закон сохранения импульса:

в инерциальной системе отсчета (ИСО) векторная сумма импульсов всех тел системы есть величина постоянная, если векторная сумма внешних сил, действующих на систему тел, равна нулю.

Задачи на применение закона сохранения импульса тел (системы тел) решайте, придерживаясь следующего плана:

1. Сделайте схематический чертеж. Укажите направления осей координат ОX и ОY.

— Материальную точку изобразите в виде двух прямоугольников (или окружностей) и укажите над ними (если это известно) направления скорости или импульса до и после взаимодействия.
— Индексы скоростей, импульсов на рисунке должны соответствовать индексам скоростей, импульсов в условии.

2. Определите, векторная сумма внешних сил, действующих на систему тел, равна нулю или нет. Если равна нулю, то запишите закон сохранения импульса тел в векторном виде и в проекциях.

Определите значения проекций всех величин.

3. Решите полученные уравнения.

Видео:Урок 89. Движение по окружности (ч.1)Скачать

Задачи

Задача 1

Два тела движутся по взаимно перпендикулярным пересекающимся прямым, как показано на рисунке. Модуль импульса первого тела p₁ = 4 кг⋅м/с, а второго тела p₂ = 3 кг⋅м/с . Чему равен модуль импульса системы этих тел после их абсолютно неупругого удара?

Решение. Импульс тел изменяет их столкновение. До удара двигались тела отдельно друг от друга. После неупругого удара тела двигались вместе.

Внешних сил нет, поэтому запишем закон сохранения импульса

1 способ (координатный). Так как тела движутся не вдоль одной прямой, то необходимо выбрать двухмерную систему координат, и тогда импульс тел (направление которого неизвестно) будет равен (рис. 2, а)

Направление осей OХ и OY показаны на рисунке условия. Запишем уравнение (1) в проекциях на оси:

После подстановки уравнений (3) и (4) в (2) получаем:

2 способ (векторный). Построим треугольник импульсов по уравнению (1) (рис. 2, б). Модуль импульса p после удара найдем по теореме Пифагора

Задача 2.

По гладкой горизонтальной плоскости движутся вдоль осей X и Y две шайбы с импульсами, равными по модулю p10 = 5 кг·м/с и p20 = 3 кг·м/с (рис. 3). После их соударения первая шайба продолжает двигаться по оси Y в прежнем направлении. Модуль импульса первой шайбы после удара равен p1 = 2 кг·м/с. Найдите модуль импульса второй шайбы после удара. Ответ округлите до десятых.

Решение. Импульс шайб изменяет их столкновение. До удара шайбы двигались отдельно друг от друга. После удара шайбы так же двигались отдельно.

Внешних сил нет, поэтому запишем закон сохранения импульса

1 способ (координатный). Так как тела движутся не вдоль одной прямой, то необходимо выбрать двухмерную систему координат, и тогда импульс вто-рой шайбы (направление которого неизвестно) будет равен

Направление осей OХ и OY показаны на рисунке 4. Запишем уравнение (1) в проекциях на оси:

После подстановки уравнений (3) и (4) в (2) получаем:

Задача 3.

Лодка массой 100 кг плывет без гребца вдоль пологого берега со скоростью 1 м/с. Мальчик массой 50 кг прыгает с берега в лодку со скоростью 2 м/с так, что векторы скорости лодки и мальчика составляют прямой угол. Определите значение и направление скорости лодки (в см/с) с мальчиком. Ответ округлите до целых.

Решение. Скорость лодки изменяет прыжок мальчика. До прыжка двига-лись лодка и мальчик отдельно друг от друга. После прыжка мальчик и лодка двигались вместе.

Векторная сумма внешних сил (силы тяжести и силы реакции опоры) равна нулю, поэтому запишем закон сохранения импульса

1 способ (координатный). Так как тела движутся не вдоль одной прямой, то необходимо выбрать двухмерную систему координат, и тогда скорость лодки с мальчиком (направление которой неизвестно) будет равна

Направим ось OХ вдоль начальной скорости лодки, ось OY — вдоль начальной скорости мальчика, т.к. векторы скорости лодки и мальчика составляют прямой угол (рис. 5, а). Запишем уравнение (1) в проекциях на оси:

После подстановки уравнений (3) и (4) в (2) получаем:

Направление скорости υ определим следующим образом (рис. 5, б):

Примечание. Угол α можно было определить и через другие формулы

2 способ (векторный). Построим треугольник импульсов по уравнению (1) (рис. 5, в). Модуль скорости υ после прыжка найдем по теореме Пифагора

Направление скорости υ определим следующим образом (см. рис. 5, в):

Задача 4.

Летящий снаряд разрывается на два осколка, при этом первый осколок летит со скоростью 50 м/с под углом 90° по отношению к направлению движения снаряда, а второй — со скоростью 200 м/с под углом 30°. Найдите отношение массы первого осколка к массе второго осколка.

Скорость снаряда изменяет взрыв. До взрыва двигался только снаряд. После взрыва осколки снаряда двигались отдельно друг от друга.

Внешних сил нет, поэтому запишем закон сохранения импульса

1 способ (координатный). Направим ось OХ вдоль начальной скорости снаряда, ось OY — вдоль конечной скорости первого осколка (рис. 6, а). Запишем уравнение (1) в проекции на ось:

2 способ (векторный). Построим треугольник импульсов по уравнению (1) (рис. 6, б). Тогда из прямоугольного треугольника получаем

🔥 Видео

Урок 87. Движение по наклонной плоскости (ч.1)Скачать

Центростремительное ускорение. 9 класс.Скачать

Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью | Физика 9 класс #18 | ИнфоурокСкачать

Кинематика. Решение задач на движение по окружности. Урок 5Скачать

Физика 9 класс (Урок№4 - Движение тела по окружности. Период и частота)Скачать

Точечное тело движется по окружности так, что модуль его скорости за любую секунду движения - №22690Скачать

Задание 3#2 ЕГЭ физика ИмпульсСкачать

Урок 90. Движение по окружности (ч.2)Скачать

Движение по окружности | задачи ЕГЭ по профильной математикеСкачать

Тело массой 1 кг движется по горизонтальной плоскости. На тело действует силаСкачать

По гладкой горизонтальной плоскости по осям x и y движутся две шайбы с импульсами, равными - №30140Скачать

Урок 43. Криволинейное движение. Равномерное движение по окружности. Центростремительное ускорениеСкачать

ПЛОЩАДЬ КОЛЬЦА. Сделай выбор: на чьей ты стороне?Скачать

Криволинейное, равномерное движение материальной точки по окружности. 9 класс.Скачать

Движение тел по окружностиСкачать