Примеры решения задач по физике Кинематика материальной точки Законы Ньютона Работа Кинетическая энергия Закон сохранения энергии Момент импульса системы материальных точек Динамика твердого тела Силы инерции

Примеры решения задач контрольной по физике

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Найти силу действующую на тело, его кинетическую энергию и закон движения:   через 2с если ускорение тела меняется по закону:  масса тела 2кг, .

Дано:  ;   и при

Найти:  и  при ; .

Решение: согласно второму закону Ньютона

   при t=2c: (1)

 

По определению

  (2)  (3)

Из равенства (2) находим скорость:

   

 

Следовательно, из (3)

 

а при

 .

Пользуясь полученным уравнением для  и имея ввиду, что по определению , найдем уравнение движения:

 

Так как по условию задачи при , то постоянная интегрирования .

Окончательное уравнение движения решения имеет следующий вид:

 

Ответ:

 

 

Сплошной шар массой 400г и радиусом 5 см вращается вокруг оси, проходящий через его центр. Закон вращения шара: рад. Определить момент силы, действующий на шар, число оборотов в секунду и кинетическую энергию шара в момент времени .

Дано:   

Найти: М; n и Ек при t = 1,5c.

Решение: согласно основному уравнению динамики вращательного движения, момент силы, действующих на тело, равен:

 ,

Где   - момент инерции шара. Угловые скорость  и ускорение определяется из уравнения:

 рад/с; рад/с.

Отрицательный знак ускорения говорит о том, что в данном случае шар тормозится. Число оборотов в 1 секунду связано с угловой скоростью соотношением:

 

Кинетическая энергия вращательного шара равна: .

Пользуясь полученными формулами, рассчитаем М, n и Ек при t = 1,5c

,

  ,

 .

Ответ: ; .

Шар и сплошной цилиндр имеют одинаковую массу (5 кг каждый) и катятся с одинаковой скоростью 10 м/с. Найти отношение их кинетических энергий.

Дано: =5кг; =10м/с.

Найти: .

Решение: по условию задачи шар и сплошной цилиндр, катятся, т.е. происходит поступательное движение их центров масс и одновременно вращательное движение этих тел относительно собственных осей вращения. Кинетическая энергия катящегося шара равна:

 , а цилиндра:

где I1, I2 и ω1, ω2 – моменты инерции и угловые скорости соответственно шара и цилиндра.

Момент инерции шара , цилиндра , где R1 и R2 – радиусы шара и цилиндра. Так как линейная и угловая скорость связаны соотношением , то выражение для Ек1 и Ек2 приобретет следующий вид:

 

 

Откуда

Ответ:

Чему равны средние кинетические энергии поступательного и вращательного движения молекул, содержащихся в 4 кг кислорода при температуре 200К?

Температура нагревателя тепловой машины 450К. Температура холодильника 300К. Определить КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, и полезную мощность машины, если нагреватель ежесекундно передает ей 1525Дж теплоты.

Задание 1 нКл переносятся в воздухе из точке, находящейся на расстоянии 10 см от нее. Определить работу ,совершаемую против сил поля ,если линейная плотность заряда нити 1мкКл/м. Которая работа совершается на последних 10 см пути?

Соленоид длиной 20см и диаметром 4 см имеет плоскую трех слойную обмотку из провода диаметром 0,1мм. По обмотке соленоида течет ток 0,1. Зависимость  для материала сердечника дана на рис. 2. Определить напряженность и индукцию поля соленоида, магнитную проницаемость сердечника, индуктивность соленоида и объемную плотностью энергии соленоида. 

На дифракционную решетку Д нормально падает монохроматический свет с длиной волны 0,65 мкм. На экране Э, расположенном параллельно решетке и отстоящем от нее на расстоянии 0,5 м наблюдается дифракционная картина (рис 3). Расстояние между дифракционными максимумами первого порядкам равна 10 см. Определить постоянную дифракционной решетки и общее число максимумов, получаемых с помощью этой решетки.

Давление света (длина волны 0,55мкм), нормально падающего на зеркальную поверхность, равно 9 мкПа. Определить концентрацию фотонов вблизи поверхности.

При прохождении света через слой раствора поглощается 1/3 первоначальной световой энергии. Определить коэффициент пропускания и оптическую плотность раствора.

Решение

Поскольку коэффициент пропускания равен отношению интенсивности света, прошедшего сквозь данный раствор, к интенсивности света, падающего на него, то можно записать:

.

В соответствии с формулой связи оптической плотности и коэффициента пропускания можно записать:

.

Движение материальной точки в стационарных потенциальных полях