Процессы физические величины

Каталог заданий.
Изменение физических величин в процессах, часть 2

Груз изображенного на рисунке пружинного маятника совершает гармонические колебания между точками 1 и 3.

Как меняются кинетическая энергия груза маятника, скорость груза и жесткость пружины при движении груза маятника от точки 2 к точке 3?

1) увеличивается;

2) уменьшается;

3) не изменяется.

Решение.

Точка 2 представляет собой положение устойчивого равновесия маятника. Когда груз находится в точке 2, пружина не деформирована. Точка 3, напротив, соответствует растянутой пружине. При движении груза от точки 2 к точке 3, в которой он имеет нулевую скорость, пружина растягивается, тормозя груз. Таким образом, на этой фазе колебания скорость груза уменьшается. Кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости: — следовательно, кинетическая энергия груза также уменьшается. Жесткость пружины является характеристикой пружины, не зависящей от фазы колебания, поэтому жесткость пружины не изменяется.

Ответ: 223.

Ответ: 223

В результате перехода с одной круговой орбиты на другую центростремительное ускорение спутника Земли увеличивается. Как изменяются в результате этого перехода радиус орбиты спутника, скорость его движения по орбите и период обращения вокруг Земли?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась;

2) уменьшилась;

3) не изменилась.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение.

Отсюда видно, что если центростремительное ускорение увеличивается, то радиус орбиты уменьшается. Подставляя во второй закон Ньютона выражение для центростремительного ускорения имеем: Следовательно, в результате перехода на новую орбиту скорость движения спутника по орбите увеличивается. Период обращения спутника связан с радиусом орбиты и скоростью движения соотношением Так как радиус уменьшается, а скорость возрастает, получаем, что период обращения спутника вокруг Земли уменьшается.

Ответ: 212.

Ответ: 212

В результате перехода с одной круговой орбиты на другую центростремительное ускорение спутника Земли уменьшается. Как изменяются в результате этого перехода радиус орбиты спутника, скорость его движения по орбите и период обращения вокруг Земли?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась,

2) уменьшилась,

3) не изменилась.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение.

На спутник действует только сила притяжения со стороны Земли. Второй закон Ньютона приобретает вид:

Отсюда видно, что если центростремительное ускорение уменьшается, то радиус орбиты увеличивается. Подставляя во второй закон Ньютона выражение для центростремительного ускорения имеем: Следовательно, в результате перехода на новую орбиту скорость движения спутника по орбите уменьшается. Период обращения спутника связан с радиусом орбиты и скоростью движения соотношением Так как радиус увеличивается, а скорость уменьшается, получаем, что период обращения спутника вокруг Земли увеличивается.

Ответ: 121.

Ответ: 121

В результате перехода с одной круговой орбиты на другую скорость движения спутника Земли увеличивается. Как изменяются в результате этого перехода радиус орбиты спутника, его центростремительное ускорение и период обращения вокруг Земли?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась

2) уменьшилась

3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение.

На спутник действует только сила притяжения со стороны Земли. Второй закон Ньютона приобретает вид:

Подставляя сюда выражение для центростремительного ускорения имеем: Следовательно, увеличению скорости движения спутника соответствует уменьшение радиуса орбиты. Из формулы для центростремительного ускорения тогда видно, что в результате перехода центростремительное ускорение увеличивается. Период обращения спутника связан с радиусом орбиты и скоростью движения соотношением Так как скорость возрастает, а радиус уменьшается, получаем, что период обращения спутника вокруг Земли уменьшается.

Ответ: 212.

Влад Пушков (Сергиев Посад) 08.02.2016 12:24

w - угловая скорость, а - центростремительное ускорение, R - радиус, угловая скорость постоянна, v_1/R_1=v_2/R_2 =>v_2/v_1=R_2/R_1, но по условию v_2/v_1>1, а значит, что R_2/R_1>1 =>радиус увеличится

а=w^2*R, отсюда следует, что центростремительное ускорение увеличивается

Т=2*П/w, отсюда Т=const

Антон

Угловая скорость не постоянна.

Шарик брошен вертикально вверх с начальной скоростью (см. рисунок). Считая сопротивление воздуха малым, установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять ( - время полёта). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Задача по физике - 458

2014-06-01
На гладком столе расположена система грузов, изображенная на рисунке. Коэффициент трения между грузами $M$ и $m$ равен $\mu$. Правый (по рисунку) нижний груз тянут вдоль стола с силой $\bar{F}$, как показано на рисунке. Найти ускорение всех грузов системы.

Решение:

Перенумеруем грузы так, как показано на рисунке, и ось X направим вправо. Ясно, что тогда ни один из грузов не может иметь отрицательного ускорения.
Докажем что грузы 3 и 4 движутся как одно целое. Для этого предположим противное:
пусть груз 3 скользит по грузу 4. Тогда между ними возникает сила трения
$F_{тр}= \mu mg$,
а в нити возникает сила упругости
$T> \mu mg$.
При этом ускорение груза 2 было бы направлено влево, чего не может быть. Следовательно, ускорения грузов 2, 3 и 4 одинаковы. Обозначим ускорение этих грузов через $\bar{a}_{2}$, а ускоренbе груза 1 через $\bar{a}_{1}$. Теперь рассмотрим два случая.
Случай 1. Пусть грузы 1 и 2 находятся в относительном покое и $\bar{a}_{1}=\bar{a}_{2}$. Обозначим модуль силы трения покоя между ними через $F_{1}$ -модуль силы трения между грузами 3 и 4 через $F_{2}$ и модуль силы упругости нити через $T$. Тогда:
для груза 1
$F-F_{1}=Ma_{1}$,
для груза 2
$F_{1}-T=ma_{2}$,
для груза 3
$T-F_{2}=ma_{2}$,
для груза 4
$F_{2}=Ma_{2}$.
Решая эту систему уравнений, получаем:
$F_{1}=\frac{2m+M}{2(M+m)}F,a_{1}=a_{2}=\frac{F}{2(M+m)}$
Этот же результат можно получить и другим путем. Так как трение между всеми поверхностями является трением покоя, то система грузов движется как одно тело с массой $M=2(M+m)$.
Поэтому
$\bar{F}=m \bar{a}_{1},\bar{a}_{1}=\bar{a}_{2}= \frac{\bar{F}}{2(M+m)}$.
Случай 2. Пусть груз 2 скользит то грузу 1. Тогда на
груз 1 действует сила трения
$F_{тр}^{\prime}= \mu mg$,
и этот груз получает ускорение
$a_{1}=\frac{F- \mu mg}{m}$.
Система грузов 2, 3 и 4 движется как одно тело, масса которого $M_{0}=2m+M$ с ускорением
$a_{2}=\frac{\mu mg}{2m+M}$.
Первый случай реализуется, если
$F \geq \frac{2 \mu m (m+M)g}{2m+M}$.

Решение задач на установление соответствия по теме "Механика".

На основании описанной ситуации, задающей данные задачи, сформулированы несколько вопросов, к которым дан общий перечень вариантов ответов. Задача выпускника - найти к каждому вопросу правильный ответ. Следует учитывать, что номера правильных ответов могут повторяться, что часто «сбивает с толку». Задание предполагает наличие у учащихся знаний взаимосвязи между физическими величинами, использование нескольких связанных формул при поиске ответов на все вопросы данного задания. Т. е. получение ответов на все вопросы могут представлять собой взаимосвязанную последовательность использования формул и проведения вычислений, когда ответ на один вопрос является шагом в получении ответа на следующий.

Задание 1. Груз изображенного на рисунке пружинного маятника совершает гармонические колебания между точками 1 и 3.

Как меняются кинетическая энергия груза маятника, скорость груза и жесткость пружины при движении груза маятника от точки 2 к точке 3?

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.

Кинетическая энергия

груза маятника

Скорость груза

Жесткость пружины

Решение.

Точка 2 представляет собой положение устойчивого равновесия маятника. Когда груз находится в точке 2, пружина не деформирована. Точка 3, напротив, соответствует растянутой пружине. При движении груза от точки 2 к точке 3, в которой он имеет нулевую скорость, пружина растягивается, тормозя груз. Таким образом, на этой фазе колебания скорость груза уменьшается. Кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости: , - следовательно, кинетическая энергия груза также уменьшается. Жесткость пружины является характеристикой пружины, не зависящей от фазы колебания, поэтому жесткость пружины не изменяется.

Ответ: 223

Задание 2. На движущемся корабле бросили мяч вертикально вверх. Куда упадет мяч по отношению к палубе, если корабль идет:

ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИЖЕНИЯ

МЕСТО ПАДЕНИЯ

А) Равномерно

Б) Ускоренно

В) Замедленно

1) Вперед по ходу корабля

2) Назад по ходу корабля

3) В то же место

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.

Согласно принципу относительности Галилея, все явления во всех инерциальных системах отсчета происходят одинаково. Равномерно двигающийся корабль представляет собой инерциальную систему отсчета, а значит, как и на Земле, мяч, подброшенный вверх, вернется в исходную точку (А - 3). Если же корабль движется ускоренно, за время полета мяча, он успеет пройти по горизонтали большее расстояние, чем мяч, поэтому последний упадет на палубу назад по ходу движения (Б - 2). Напротив, если корабль тормозит, то мяч его "опередит" и упадет на палубу вперед по ходу движения (В - 1)

Ответ: 321