Цепочка шаров висит над поверхностью стола
Обновлено: 05.05.2024
1. Есть n одинаковых резисторов. Последовательное соединение этих резисторов дает 108 Ом. Параллельное соединение этих резисторов дает 3 Ом. Найти n.
2. Груз массой 3 кг висит на двух легких веревках длинами 40 см и 50 см (см. рис.). Веревки прикреплены к горизонтальному потолку, угол между веревками 90 градусов Найти силу натяжения короткой веревки. Принять g =10 м/с2. (Фото 1)
3. На горизонтальной поверхности стола находится цепочка из шести одинаковых брусков, связанных легкими нитями (см. рис.). Коэффициент трения между брусками и столом равен 0,2. Под действием горизонтальной силы F= 18 Н бруски движутся по столу с ускорением. Найти силу натяжения нити между брусками 4 и 5. (Фото 2)
4. Воздушный шар объемом 800 м3 имеет оболочку массой 130 кг. Шар наполняется горячим воздухом при температуре 100 0С. Температура наружного воздуха 10 0С. Оболочка шара нерастяжима и имеет в нижней части отверстие. Наружное давление равно нормальному атмосферному. Груз какой максимальной массы может поднять этот шар?
5. На горизонтальной поверхности находится брусок. Коэффициент трения между бруском и поверхностью 0,2. Если к бруску приложить силу F, направленную вверх под углом 30 градусов к горизонту, то брусок будет двигаться по столу равномерно и прямолинейно. Найти ускорение бруска, если к нему приложить в том же направлении силу 1,3F. Принять g =10 м/с2.
6. В цилиндре под поршнем находится жидкость и ее насыщенный пар. При изотермическом расширении объем пара увеличился в 2,1 раза, а давление уменьшилось в 1,4 раза. Найти отношение массы жидкости к массе пара до расширения.
7. В цепи, схема которой показана на рисунке, ключ замыкают на некоторое время, а затем размыкают. Непосредственно перед размыканием ключа амперметр показывал 10 мА. Сопротивление резистора R_1 равно R, сопротивление резистора R_2 равно 4R. Найти ток через резистор R_1 сразу после размыкания ключа. Ответ выразить в миллиамперах (мА). (Фото 3)
8. Груз, подвешенный на упругой пружине, колеблется вдоль вертикали с амплитудой 3 см и периодом 0,8 с. Груз находится на расстоянии 30 см от тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием 20 см. Колебания происходят вблизи горизонтальной главной оптической оси линзы. Масса пружины намного меньше массы груза. Найти максимальную скорость изображения груза на экране. Ответ выразить в сантиметрах в секунду (см/с).
9. В цепи, схема которой показана на рисунке, индуктивность катушки 0,5 Гн, сопротивление резистора 25 Ом. Ключ на некоторое время замыкают, а затем размыкают. Сразу после размыкания ключа ток через резистор равен 2,5 А. Найти заряд, протекший через резистор при замкнутом ключе. Ответ выразить в милликулонах (мКл). (Фото 4)
10. В высокий цилиндрический стеклянный стакан наливают кипяток. В некоторый момент времени зависимость температуры стекла от расстояния до оси цилиндра стала линейной, при этом температура внутренней поверхности стекла равна температуре кипятка, внешней – температуре комнаты 20 \ С0 Определите, какой минимальной температуры должен быть кипяток, чтобы на боковой поверхности стакана появилась трещина в этот момент. Температурный коэффициент линейного расширения стекла равен 6\cdot 10^ К^. На рисунке изображена линейная зависимость механического напряжения от относительного удлинения, полученная в опыте по растяжению-сжатию цилиндра, изготовленного из того же стекла, что и стакан. В точках A и B происходило разрушение образца. Считать толщину стенки много меньше радиуса стакана, а потому изменением поперечных размеров стенки пренебречь. Ответ дать в градусах Цельсия (С0), округлив до целых.
Указание. Температурный коэффициент линейного расширения – коэффициент пропорциональности между относительным увеличением линейных размеров тела и изменением температуры, вследствие которого оно произошло. (Фото 5)
Цепочка шаров висит над поверхностью стола
Задачи по Кинематике с решениями и ответами.
Отличный новый сборник различных задач по Физике. Все задачи имеют правильные ответы, пояснения и решения. Здесь очень просто сверить правильность ответа. В конце страницы представлены все ответы и решения. ФИПИ. ФГОС. Школа России. 2017-2018 учебный год.
Путь, перемещение, скорость, ускорение
1.1.1 Координата точки меняется со временем по закону x=11+35t+35t^3
1.1.2 Из точек A и B, расположенных на расстоянии 300 м, навстречу друг другу
1.1.3 Скорость тела меняется по закону v=10+2t. Чему равен путь, пройденный
1.1.4 График зависимости скорости тела от времени имеет вид полуокружности
1.1.5 Поезд начинает двигаться по прямой, параллельной оси x. Зависимость
1.1.6 Какова скорость транспортера, если за 5 с он перемещается на 10 м?
1.1.7 Расстояние между двумя городами автомашина проехала со скоростью 60 км/ч
1.1.8 Расход воды в канале за секунду составляет 0,27 м3. Найти скорость воды
1.1.9 В трубопроводе с площадью поперечного сечения 100 см2 в течение часа
1.1.10 Тело прошло половину пути со скоростью 6 м/с, а другую половину пути
1.1.11 Точка движется по прямой в одну сторону. На рисунке показан график зависимости
1.2.1 Первую половину пути автомобиль двигается со скоростью 60 км/ч, а вторую
1.2.2 Один автомобиль, двигаясь равномерно со скоростью 12 м/с, в течение 10 с прошел
1.2.3 За минуту человек делает сто шагов. Определить скорость движения человека, если
1.2.4 Поезд движется на подъеме со скоростью 10 м/с, а на спуске со скоростью 25 м/с
1.2.5 Автобус третью часть пути шел со скоростью 20 км/ч, половину оставшегося пути
1.2.6 Движение грузового автомобиля описывается уравнением x=-270+12t (м). Когда
1.2.7 Поезд первую половину пути шел со скоростью в 1,5 раза большей, чем вторую
1.2.8 С какой постоянной скоростью должна двигаться нефть в трубопроводе с площадью
1.2.9 Катер прошел первую половину пути со скоростью в 2 раза большей, чем вторую
1.2.10 Тело первую половину пути двигалось со скоростью 12 км/ч. После этого половину
1.2.11 Первую половину пути велосипедист проехал со скоростью в 8 раз большей, чем
1.2.12 Мотоциклист за первые 5 минут проехал 3 км, за последующие 8 минут — 9,6 км и
1.2.13 Автобус прошел первые 4 км со средней скоростью 20 км/ч, а следующие 0,3 ч он
1.2.14 Какое расстояние пробежит конькобежец за 40 с, если он будет двигаться
1.2.15 Вагон, двигаясь под уклон, проходит 120 м за 10 с. Скатившись с горки, он проходит
1.2.16 Двигаясь по шоссе, велосипедист проехал 900 м за 1 мин, а затем по плохой дороге
1.2.17 Какое расстояние пройдет поезд за 30 с, если он движется со скоростью
1.2.18 Автобус первые 4 км пути проехал за 12 мин, а следующие 12 км — за 18 мин
Прямолинейное равнопеременное движение
1.3.1 Снаряд вылетает из ствола пушки со скоростью 800 м/с. Длина канала ствола
1.3.2 Какой путь пройдет автомобиль в течение 5 с после начала движения, если
1.3.3 При равноускоренном движении автомобиля в течение 5 с его скорость
1.3.4 Автомобиль начинает двигаться равноускоренно и за 4 с проходит путь
1.3.5 За 2 с тело изменило скорость от 8 м/с до 24 м/с. С каким ускорением оно
1.3.6 Велосипедист, имея начальную скорость 2 м/с, спускается с горы с ускорением
1.3.7 Движение тела задано уравнением S=40t-0,2t^2. Через какое время
1.3.8 Тело, двигаясь равноускоренно, проходит 80 м за 4 с. Чему равна мгновенная
1.3.9 Поезд начинает равноускоренное движение и через 10 с имеет скорость 8 м/с
1.3.10 Мотоциклист, подъезжая к уклону, имеет скорость 10 м/с и начинает двигаться
1.3.11 Автобус движется равнозамедленно, проходя при этом до остановки расстояние
1.3.12 Вычислить тормозной путь автомобиля, имеющего начальную скорость 60 км/ч
1.3.13 Машинист локомотива, движущегося со скоростью 72 км/ч, начал тормозить
1.3.14 Поезд, имеющий скорость 90 км/ч, стал двигаться с замедлением 0,3 м/с2. Найти
1.3.15 Пуля со скоростью 200 м/с ударяет в земляной вал и проникает в него на глубину
1.3.16 Пуля со скоростью 400 м/с ударяет в земляной вал и проникает в него. Чему
1.3.17 Ружейная пуля движется внутри ствола длиной 60 см в течение 0,004 с. Найти
1.3.18 Самолет при взлете проходит взлетную полосу за 15 с и в момент отрыва от земли
1.3.19 Скорость поезда возросла с 15 до 19 м/с на расстоянии 340 м. С каким
1.3.20 Тело движется равноускоренно из состояния покоя. Во сколько раз путь
1.3.21 Тело, двигаясь с места равноускоренно, проходит за четвертую секунду
1.3.22 Теплоход, двигаясь равноускоренно из состояния покоя с ускорением 0,10 м/с2
1.3.23 Тормозной путь автомобиля, двигавшегося со скоростью 30 км/ч, равен 7,2 м. Чему
1.3.24 Скорость движения автомобиля от времени задана уравнением v=3+2t. Какой
1.3.25 По одному направлению из одной точки одновременно начали двигаться два тела
1.3.26 Скорость движения тела, равная 10 м/с, за 17 с уменьшилась в 5 раз. Определить
1.3.27 У светофора трактор, движущийся равномерно со скоростью 18 км/ч, обогнал
1.3.28 Автомобиль двигался со скоростью 4 м/с, затем был выключен двигатель
1.3.29 Автомобиль начал двигаться с ускорением 1,5 м/с2 и через некоторое время
1.3.30 Автомобиль, двигаясь равноускоренно, прошел два смежных участка пути
1.3.31 За первую секунду равноускоренного движения тело проходит путь 1 м, а за
1.3.32 За седьмую секунду равноускоренного движения модуль вектора скорости
1.3.33 К концу первой секунды равнозамедленного движения модуль скорости тела
1.3.34 На некотором отрезке пути скорость тела увеличилась с 12 см/с до 16 см/с
1.3.35 Ракета летит со скоростью 4 км/с. Затем она движется с постоянным ускорением
1.3.36 Тело движется прямолинейно с ускорением 4 м/с2. Начальная скорость тела
1.3.37 Тело движется с начальной скоростью 4 м/с вдоль прямой, причем его скорость
1.3.38 Тело, двигаясь с места равноускоренно, проходит за четвертую секунду
1.3.39 Тело, имея некоторую начальную скорость, движется равноускоренно. За время
1.3.40 Точка движется равноускоренно. За 4 с она проходит путь 24 м. За следующие
1.3.41 Частица, начав двигаться из состояния покоя и пройдя некоторый путь
1.3.42 Велосипедист начал свое движение из состояния покоя и в течение первых
1.3.43 Два велосипедиста едут навстречу: один из них, имея скорость 7,2 км/ч, спускается
1.3.44 За первую секунду равноускоренного движения тело проходит путь равный 1 м
1.3.45 По наклонной доске пустили снизу вверх шарик. На расстоянии 30 см от начала
1.3.46 Тело, двигаясь с начальной скоростью 10 м/с и постоянным ускорением 10 м/с2
1.3.47 Тело, имея начальную скорость 1 м/с, двигаясь равноускоренно, приобрело
1.3.48 Прямолинейное движение точки задано уравнением x=-2+3t-0,5t^2 (м). Найти
1.3.49 Пуля, летящая со скоростью 141 м/с, попадает в доску и проникает на глубину
1.3.50 Пробежав с постоянным ускорением по взлетной полосе 750 м, самолет
1.3.51 Поезд метрополитена разгоняется от остановки с постоянным ускорением
1.3.52 При торможении автомобиль, двигаясь равнозамедленно, проходит за пятую
1.3.53 Поезд, двигаясь от остановки с постоянным ускорением, прошел 180 м за 15 с
1.3.54 Точка движется вдоль оси x со скоростью, проекция которой v_x как функция
1.3.55 Какие из приведенных зависимостей от времени пути S и модуля скорости v
1.4.1 Высота Исаакиевского собора в Ленинграде 101,8 м. Определить время
1.4.2 Высота свободного падения молота 2,5 м. Определить его скорость
1.4.3 На какую высоту поднимется тело, брошенное вертикально вверх
1.4.4 Тело брошено вертикально вверх со скоростью 50 м/с. Через какое время
1.4.5 При свободном падении время полета первого тела больше в 2 раза, чем
1.4.6 Определить скорость падения тела с высоты 10 м, если его начальная скорость
1.4.7 Тело падает с высоты 5 м. Какую скорость оно будет иметь в момент падения
1.4.8 Тело, брошенное вертикально вверх, через 4 с упало на Землю. На какую
1.4.9 Тело брошено со скоростью 40 м/с. Определить высоту подъема тела
1.4.10 Камень брошен вертикально вниз со скоростью v0=5 м/с. Определить
1.4.11 Камень, брошенный вертикально вверх со скоростью 12 м/с, через 1 с
1.4.12 Мяч брошен вверх со скоростью 10 м/с. На каком расстоянии от поверхности
1.4.13 Мяч брошен с некоторой высоты вертикально вниз со скоростью 5 м/с. Какова
1.4.14 Мяч брошен вверх со скоростью 20 м/с. На какое расстояние от поверхности
1.4.15 Вертикально вверх с высоты 392 м с начальной скоростью 19,6 м/с брошено
1.4.16 Тело, свободно падающее из состояния покоя, в конце первой половины пути
1.4.17 Камень, брошенный вертикально вверх, упал на Землю через 2 с. Определить
1.4.18 Из точки A вертикально вверх брошено тело с начальной скоростью 10 м/с
1.4.19 Камень упал в шахту. Определить глубину шахты, если звук от падения камня
1.4.20 Мяч брошен с земли вертикально вверх. На высоте 10 м он побывал два раза
1.4.21 Тело бросают вертикально вверх. Наблюдатель замечает промежуток времени
1.4.22 Тело, брошенное вертикально вверх, за третью секунду прошло 5 м. Определить
1.4.23 Определите время равноускоренного движения снаряда в стволе длиной 3 м
1.4.24 При равноускоренном движении тело проходит за четвертую секунду 16 м. Определить
1.4.25 С вертолета, находящегося на высоте 500 м, упал камень. Через какое время
1.4.26 С какой высоты падало тело, если за последние 2 с прошло путь 60 м?
1.4.27 Свободно падающее тело прошло последние 30 м за 0,5 с. С какой высоты
1.4.28 Тело падает с высоты 10 м. За какое время тело прошло последний метр пути?
1.4.29 Тело падает с высоты 4,9 м. Какова средняя скорость движения тела?
1.4.30 Тело свободно падает без начальной скорости с высоты 45 м. Какой путь
1.4.31 Человек, стоящий на краю высохшего колодца, бросает вертикально вверх
1.4.32 Аэростат поднимается вертикально вверх с ускорением 2 м/с2. Через 5 с от
1.4.33 С аэростата, опускающегося со скоростью 5 м/с, бросают вертикально вверх тело
1.4.34 С вертолета, находящегося на высоте 300 м, сброшен груз. Через какое время
1.4.35 В последнюю секунду свободного падения тело прошло путь вдвое больше
1.4.36 Вертолет поднимается вертикально вверх со скоростью 10 м/с. На высоте 100 м
1.4.37 Вертолет двигался равномерно вниз. Из вертолета выпал груз. Когда
1.4.38 Вертолет поднимается вертикально вверх со скоростью 10 м/с. На высоте 50 м
1.4.39 Двигатель ракеты, запущенной с поверхности Земли, сообщает ей постоянное
1.4.40 Над шахтой глубиной 40 м вертикально вверх бросили камень со скоростью 12 м/с
1.4.41 Парашютист сразу после прыжка пролетает расстояние 50 м с пренебрежимо
1.4.42 При падении камня в колодец его удар о поверхность воды доносится через 5 с
1.4.43 Свободно падающий камень пролетел последние три четверти пути за одну
1.4.44 Тело начинает свободно падать с высоты 45 м. В тот же момент с высоты 24 м
1.4.45 Тело падает без начальной скорости с высоты 45 м. Определить среднюю скорость
1.4.46 Тело свободно падает с высоты 5 м. Найти среднюю скорость тела на нижней
1.4.47 Упругий шар, падая с высоты 80 м, после удара о Землю, отскакивает вертикально
1.4.48 Цепочка шаров висит над поверхностью стола: первый шар — на высоте 1 м, второй
1.4.49 Свободно падающее без начальной скорости тело пролетело мимо точки A
1.4.50 За последнюю секунду свободно падающее без начальной скорости тело
1.4.51 Мяч, брошенный вертикально вверх, упал на землю через 3 с. Чему равна величина
Движение тела, брошенного горизонтально
1.6.1 Тело брошено со скоростью 10 м/с под углом 30 градусов к горизонту
1.6.2 Баскетболист бросает мяч в кольцо. Скорость мяча после броска
1.6.3 Камень, брошенный с земли под углом 45 градусов к горизонту
1.6.4 Минимальная скорость при движении тела, брошенного под углом
1.6.5 На некоторой высоте одновременно из одной точки брошены
1.6.6 Под каким углом к горизонту нужно бросить тело, чтобы высота
1.6.7 Мяч, брошенный под некоторым углом к горизонту с начальной
1.6.8 Мяч, брошенный со скоростью 10 м/с под углом 45 градусов
1.6.9 Пуля вылетает из ствола под углом 45 градусов к горизонту
1.6.10 Снаряд вылетает из орудия со скоростью 1000 м/с под углом 60
1.6.11 Тело бросили под углом 60 градусов к горизонту со скоростью 10 м/с
1.6.12 Тело брошено с начальной скоростью 40 м/с под углом 30 градусов
1.6.13 Бомбардировщик пикирует на цель под углом 60 градусов к горизонту
1.6.14 Игрок посылает мяч с высоты 1,2 м над землей так, что угол
1.6.15 Камень, брошенный под углом к горизонту, упал на землю
1.6.16 Из орудия сделан выстрел вверх по склону горы. Угол наклона горы
1.6.17 Из шланга, лежащего на земле, бьет под углом 45° к горизонту вода
1.6.18 Какое расстояние по горизонтали до первого удара о пол
1.6.19 Какой скоростью обладал мальчик при прыжке с трамплина
1.6.20 С вершины холма бросают камень с начальной скоростью
1.6.21 Струя воды бьет под углом 32 градуса к горизонту. На расстоянии
1.6.22 Тело брошено под углом 60 к горизонту с начальной скоростью
1.7.1 Определить скорость относительно берега реки лодки, идущей перпендикулярно
1.7.2 Скорость течения реки 1,5 м/с. Какую скорость относительно воды должен иметь
1.7.3 Движение двух автомобилей по шоссе задано уравнениями x1=2t+0,2t^2 и x2=80-4t
1.7.4 Лодка, двигаясь перпендикулярно берегу, оказалась на другом берегу на расстоянии
1.7.5 По оси x движутся две точки: первая по закону x1=10+2t, а вторая — по закону
1.7.6 Скорость велосипедиста 36 км/ч, а скорость встречного ветра 4 м/с. Какова
1.7.7 Танк движется со скоростью 20 км/ч. С какими скоростями относительно дороги
1.7.8 Два поезда идут навстречу друг другу со скоростями 36 и 54 км/ч. Пассажир
1.7.9 Автомобиль, двигаясь равномерно со скоростью 45 км/ч, в течение 10 с прошел
1.7.10 Акула и подводная лодка начали двигаться одновременно из одной точки
1.7.11 В течение какого времени скорый поезд длиной 280 м, следуя со скоростью
1.7.12 Катер проходит расстояние между двумя пунктами на реке в обе стороны за 14 ч
1.7.13 Катер, переправляясь через реку шириной 600 м, двигался перпендикулярно
1.7.14 Когда нет ветра, капли дождя оставляют на окне равномерно движущегося вагона
1.7.15 Моторная лодка проходит расстояние между двумя пунктами A и B по течению реки
1.7.16 Пассажир едет в поезде, скорость которого 80 км/ч. Навстречу этому поезду
1.7.17 Пловец переплывает реку по прямой, перпендикулярной берегу. Определить
1.7.18 Пассажирский поезд идет со скоростью 72 км/ч. По соседнему пути движется
1.7.19 Парашютист опускается вертикально вниз со скоростью 4 м/с в безветренную погоду
1.7.20 Вертолет летит на высоте 500 м со скоростью 100 м/с. Навстречу ему по реке
1.7.21 В момент, когда тронулся поезд, провожающий стал равномерно бежать по ходу поезда
1.7.22 Кран равномерно поднимает груз со скоростью 0,3 м/с и одновременно движется
1.7.23 Катер, плывущий вниз по реке, догоняет спасательный круг. Через 30 мин после
1.7.24 Автомобиль движется со скоростью 12 м/с. Чему равен модуль линейной скорости верхней
1.7.25 Человек бежит со скоростью 5 м/с относительно палубы теплохода в направлении
1.7.26 При движении моторной лодки по течению реки ее скорость относительно берега
1.7.27 При движении моторной лодки по течению реки ее скорость относительно берега
Движение по окружности
1.8.1 Какова линейная скорость точек на ободе колеса паровой турбины с диаметром
1.8.2 Какова угловая скорость вращения колеса, делающего 240 оборотов
1.8.3 Найти скорость движения автомобиля, если его колесо диаметром 1,1 м делает
1.8.4 С какой скоростью едет велосипедист, если колесо делает 100 об/мин. Радиус
1.8.5 Угол поворота колеса радиусом 0,2 м изменяется по закону phi=9,42t (рад)
1.8.6 На повороте вагон трамвая движется с постоянной по модулю скоростью 5 м/с
1.8.7 С какой скоростью автомобиль должен проходить середину выпуклого моста
1.8.8 Во сколько раз изменится центростремительное ускорение тела, если оно будет двигаться
1.8.9 Колесо велосипеда делает 100 об/мин. Каков радиус колеса, если скорость
1.8.10 Минутная стрелка часов в 3 раза длиннее секундной. Во сколько раз линейная скорость
1.8.11 Тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью. Во сколько раз
1.8.12 Тело движется равномерно по окружности. Во сколько раз увеличится
1.8.13 Тело равномерно движется по окружности радиусом 2 м с частотой 0,5 с-1. Определить
1.8.14 Тепловоз движется со скоростью 60 км/ч. Сколько оборотов в секунду делают его
1.8.15 К валу, радиус которого 5 см, прикреплена нить. Через 5 с после начала равномерного
1.8.16 Велосипедист начинает двигаться делать поворот по кругу со скоростью 10 м/с
1.8.17 Вертолет начал снижаться вертикально вниз с ускорением 0,2 м/с2. Лопасть винта
1.8.18 Вычислить путь, который проехал за 30 с велосипедист, двигающийся с угловой
1.8.19 Материальная точка движется по окружности. Угол поворота радиуса, соединяющего
1.8.20 Найти радиус вращающегося колеса, если линейная скорость точки на ободе
1.8.21 Обруч катится по горизонтальной плоскости без проскальзывания со скоростью
1.8.22 Точки окружности вращающегося диска имеют линейную скорость по модулю
1.8.23 Угловая скорость лопастей вентилятора 20pi рад/с. Найти число оборотов
1.8.24 Частота вращения воздушного винта самолета 1500 об/мин. Сколько оборотов
1.8.25 Шкив радиусом 10 см приводится во вращение грузом, подвешенным на нити. Груз
1.8.26 Определить радиус колеса, если при вращении скорость точек на ободе колеса
1.8.27 Для того чтобы повернуть трактор, движущийся со скоростью 18 км/ч, тракторист
1.8.28 Колесо, имеющее 12 равноотстоящих спиц, во время вращения фотографирует
1.8.29 Точка движется по окружности с постоянной по величине скоростью 50 см/с
1.8.30 С какой скоростью будет перемещаться ось катушки, если конец нити тянуть
1.8.31 Стержень длиной 50 см вращается с частотой 30 об/мин вокруг перпендикулярной
1.8.32 Гладкий горизонтальный диск вращается вокруг вертикальной оси с частотой
1.8.33 Линейная скорость точки на ободе равномерно вращающегося колеса диаметром
1.8.34 Маховое колесо вращается с угловой скоростью 10 рад/с. Модуль линейной скорости
1.8.35 Колесо имеет угловую скорость вращения 2pi рад/с. За какое время оно делает
1.8.36 У паровой турбины радиус рабочего колеса в 8 раз меньше, а число оборотов
Дополнительно
Задача по физике - 13626
На горизонтальной поверхности стола лежит вытянутая в длину цепочка с равномерным распределением массы по длине. Цепочка расположена перпендикулярно краю стола. Столешница имеет закругленный край с радиусом кривизны, который значительно меньше длины цепочки, но значительно больше размеров звеньев цепочки. К ближайшему к краю стола концу цепочки прикреплена невесомая нить, за которую цепочку очень медленно начинают "стаскивать" со стола, причем конец нити движется вертикально под краем стола. В тот момент, когда на горизонтальной поверхности осталось только 60% длины, цепочка неудержимо заскользила и упала со стола. Каков коэффициент трения цепочки о поверхность стола?
Задача по физике - 13627
Тонкий легкий круглый диск радиусом $R = 10 см$ с крючком посередине положили на поверхность чистой жидкости, которая хорошо смачивает нижнюю поверхность диска. Диск начинают медленно приподнимать, прикладывая к крючку постепенно растущую вертикальную силу. Какой максимальной величины $F$ достигнет сила, прежде чем диск оторвется от поверхности жидкости? Коэффициент поверхностного натяжения жидкости $\sigma = 0,1 Дж/м^<2>$. Плотность жидкости $\rho = 10^ кг/ м^$.
Задача по физике - 13635
Тяжелый однородный бильярдный шар массой $m$ "застрял" в горизонтальной решетке (рис.), протянутой (для безопасности ламп) под потолком над игровым столом. При каком минимальном значении коэффициента трения $\mu$ такое возможно? Радиус шара $R$, "шаг" решетки $2a$, диаметр прутка решетки $l$. Ускорение свободного падения равно $g$.
Задача по физике - 13640
В системе, изображенной на рисунке, трения нет, пружина упругая и невесомая, небольшие шары одинаковые и упругие. Правая часть стержня плавно переходит в дугу окружности радиусом $R$, расположенную в вертикальной плоскости, а в месте перехода находится правый шар. Расстояние между шарами равно $R$. Если, не снимая шаров и не удерживая их внешними силами, систему расположить так, что прямолинейная часть стержня примет вертикальное положение, то в состоянии равновесия пружина сожмется на величину $R$. Из положения, показанного на рисунке, правый шар отклоняют так, что его угловое смещение вдоль дуги невелико и равно $\beta$ ($\beta \ll 1$).
1) Найдите время, в течение которого правый шар первый раз вернется в указанное на рисунке начальное положение.
2) Найдите модуль скорости правого шара на горизонтальном участке.
3) Найдите максимальную величину сжатия пружины после удара шаров.
4) Найдите время движения левого шара между первыми двумя ударами шаров.
5) Найдите период колебаний этой системы.
Задача по физике - 13650
На рисунке изображена висящая неподвижно однородная цепочка длиной $L = 3 м$. Один ее конец закреплен на стене, а на другой конец действует сила $F = 50 Н$. Нижняя точка цепочки находится ниже места крепления к стене на $h = 1 м$ и ниже второго конца цепочки на $\fracЗадача по физике - 13656
При проектировании подъемных машин используются механизмы, делающие невозможным обратное движение грузов при отключении их двигателей (самотормозящие). На рисунке показана одна из возможных конструкций такого механизма. Этот механизм состоит из двух ползунов 1, совершающих скользящее движение по направляющим 4 и соединенных шарнирно с двумя стержнями 2, которые между собой соединены шарниром 3. Стержни подпружинены легкой пружиной, обеспечивающей прижимание ползунов к направляющим. Объясните принцип торможения механизма при "выключении" силы $\vec
Задача по физике - 13663
В результате столкновения астероидов образовались два осколка, разлетающиеся с одинаковыми скоростями, направленными под углом $\phi$ друг к другу. Найдите отношение полуосей орбиты первого осколка, если орбита второго оказалась круговой. Орбиты осколков лежат в одной плоскости.
Задача по физике - 13675
Гантелька состоит из невесомого стержня, который соединяет две маленькие (точечные) бусинки A и B с массами $m_<1>$ и $m_$ (рис.). Бусинка A насажена на длинную горизонтальную спицу. Точка B соединена с точкой C прочной невесомой нитью. Точка C перемещается в одной со спицей вертикальной плоскости параллельно спице с постоянной скоростью. Конфигурация механической системы со временем не меняется. Известны углы $\alpha_<1>$ и $\alpha_$, которые образуют отрезки AB и BC со спицей. Каков коэффициент трения между спицей и бусинкой A?Задача по физике - 13676
Маленький массивный шарик прикреплен к одному концу упругой нити, а другой конец нити закреплен на потолке. Длина нерастянутой нити $L = 1 м$. Шарик "запустили" так, что он движется по окружности, оставаясь все время на одном и том же расстоянии от потолка. При этом нить образует с вертикалью угол $\alpha = 60^< \circ>$ и на один оборот требуется время $t = 1,554 с$. Каков период малых вертикальных колебаний шарика на той же нити вблизи положения равновесия, если нить все время остается вертикальной? Какова максимальная амплитуда таких колебаний?
Задача по физике - 13680
Три одинаковых шарика 1, 2 и 3 подвешены на пружинах один под другим так, что расстояния между ними одинаковы (рис.). Следовательно, центр масс системы совпадает с центром второго шарика. Если обрезать нить, удерживающую шарик 1, то система начнет падать, причем ускорение центра масс системы должно быть $\frac<3mg> = g$ (по известному закону: ускорение центра масс системы тел равно сумме внешних сил, действующих на систему, деленной на массу всей системы). Но пружина I тянет шарик 2 вверх сильнее, чем пружина II тянет этот шарик вниз (сила натяжения пружины I в начальный момент $f_ = 2mg$, а сила натяжения пружины II в начальный момент $f_ = mg$), следовательно, шарик 2 начинает падать с ускорением, меньшим чем $g$. Таким образом, мы пришли как будто к противоречию. 1) Объяснить кажущееся противоречие; 2) найти ускорения всех шариков в начальный момент; 3) определить начальные ускорения шариков, если мы перережем не пить, а пружину, поддерживающую шарик 3.
Задача по физике - 13681
Веревка, оба конца которой свободны, обвита в один ряд вокруг цилиндрического столба. К одному из свободных концов веревки приложена сила натяжения $T_<1>$. Какую силу $T_$ надо приложить к другому концу веревки, чтобы она находилась в равновесии? Коэффициент трения между веревкой и поверхностью столба равен $k$, а число витков веревки $n$.
Задача по физике - 13682
На горизонтальной плоскости лежат три одинаковых шара, соприкасающиеся между собой, так что их центры расположены в вершинах правильного треугольника. Над центром этого треугольника положен четвертый такой же шар. При каком минимальном значении коэффициента трения $k$ такие соприкасающиеся шары могут удерживаться в равновесии, если коэффициенты трения шара о шар и шара о плоскость опоры одинаковы?
Задача по физике - 13684
Человек, стоящий в лодке, подтягивает вторую лодку за веревку до их соприкосновения и далее удерживает их вместе (рис.). Где будут находиться обе лодки, когда их движение в результате трения о воду прекратится? Трение лодок о воду считать пропорциональным их скорости и одинаковым для обеих лодок, массы лодок $m_<1>$ и $m_$, начальное расстояние между центрами их масс $l$.
Задача по физике - 13685
Кусок однородного каната висит вертикально, причем нижний конец каната доходит до горизонтального стола. Показать, что если верхний конец каната освободить, то в любой момент падения каната сила его давления на стол будет в три раза больше веса части каната, уже лежащей на столе.
Задача по физике - 13691
По гладкой внутренней поверхности чаши, имеющей форму параболоида вращения с вертикальной осью $z$, с высоты $h$ соскальзывает шарик массы $m$. Уравнение параболоида: $z = k( x^ <2>+ y^<2>)$. Найти ускорение $a$ шарика и силу его давления $F$ на дно чаши в ее нижней точке.
Когда интуиция нас подводит: о том, как одну олимпиадную задачу по физике десятилетиями решали неправильно
«Имеются два одинаковых шарика, находящихся при одной и той же температуре. Один из них лежит на горизонтальной поверхности, другой подвешен на нити. Обоим шарикам сообщают одинаковое количество теплоты. Будут ли после этого температуры шариков одинаковыми или нет? (Любыми видами тепловых потерь можно пренебречь.)»
Такую задачу иногда можно встретить на олимпиадах по физике или в соцсетях. Общепринятый ответ интуитивно понятен: из-за затрат энергии на тепловое расширение при наличии силы тяжести шарик, лежащий на горизонтальной поверхности, окажется холоднее висящего на нити. В недавней статье было показано, что этот ответ неправильный. На самом деле, результат будет обратным: лежащий шарик окажется теплее висящего. Разберемся, почему традиционный метод решения этой задачи приводит к неправильному ответу, и почему интуиция в этом случае нас подводит.
Традиционное решение и его проблема
Традиционное решение основано на следующей цепочке рассуждений. Оба шарика при нагреве будут расширяться, из-за этого у шарика, лежащего на горизонтальной поверхности, центр масс немного поднимется, а у висящего шарика центр масс опустится. В результате лежащий шарик нагреется слабее, поскольку часть переданной ему теплоты будет затрачена на его подъем, а висящий шарик нагреется сильнее за счет дополнительной работы силы тяжести при его опускании.
Рассуждения, используемые при традиционном решении: из-за теплового расширения лежащий на столе шарик поднимается, а висящий на нити шарик опускается.
Ответ можно выразить простой формулой для разности температур лежащего () и висящего () шариков:
где , и — масса, радиус и теплоемкость шариков, — переданное им количество теплоты, — ускорение свободного падения, — коэффициент линейного теплового расширения материала шариков, который мы считаем достаточно малым. Как видно, — лежащий шарик окажется холоднее.
Казалось бы, в этом решении все логично. «Первой ласточкой», демонстрирующей, что здесь что-то не так, является мысленная попытка создать на основе шарика тепловую машину.
Машина может работать следующим образом: сначала шарик лежит на столе, где мы его нагреваем, из-за чего его центр масс поднимается. Затем мы закрепляем шарик на висящей сверху нити и аккуратно убираем стол, так, чтобы высота шарика не изменилась. Наконец, охлаждаем шарик до его первоначальной температуры, в результате шарик сожмется и его центр масс поднимется. Итог: часть теплоты, которую мы передавали шарику при его нагреве, превратилась в механическую работу по его подъему, и этот цикл можно бесконечно повторять.
Цикл работы тепловой машины на основе шарика: после нагрева и охлаждения шарик поднялся, а это значит, что часть теплоты мы превратили в механическую работу.
Проблема здесь в том, что, увеличивая радиус шарика, коэффициент полезного действия (КПД) такой машины можно сделать сколь угодно близким к 100%. Это противоречит второму началу термодинамики, согласно которому КПД тепловой машины не может превышать КПД цикла Карно при тех же температурах нагревателя и холодильника.
В чем же дело?
Почему же традиционное решение задачи оказывается неправильным? Здесь нужно учесть, что лежащий на столе шарик уже с самого начала, до его нагрева, будет немного сплющен под действием силы тяжести, а висящий шарик будет немного растянут. Это отрицательно скажется на эффективности вышеописанной тепловой машины: в процессе подвешивания шарик будет слегка опускаться, из-за этого КПД снизится и уже не будет превышать КПД цикла Карно.
Влияние силы тяжести на шарики: лежащий на столе шарик сплющивается, а висящий на нити — растягивается.
Как это проявится при рассмотрении исходной задачи? Оказывается, сжатие или растяжение материала меняет его теплоемкость: в случае сжатого материала нагрев на ту же температуру потребует меньшего количества теплоты, чем в случае растянутого. Следовательно:
- При нагреве шарика, лежащего на столе, часть теплоты уйдет на его подъем за счет теплового расширения; но, вместе с этим, нагрев самого материала шарика будет происходить легче и потребует меньше теплоты.
- При нагреве шарика, висящего на нити, работа силы тяжести при его опускании добавится к переданной ему теплоте; но, вместе с этим, нагрев самого материала шарика будет более трудоемким и потребует больше теплоты.
При традиционном решении учитываются только факторы, обозначенные белыми стрелочками. Игнорирование факторов, показанных черными стрелочками, приводит к ошибочному ответу.
Как мы видим, в обоих случаях есть факторы, работающие как в пользу одного варианта ответа (лежащий шарик может оказаться холоднее висящего), так и в противоположную сторону (лежащий шарик может оказаться теплее висящего). Какой из них пересиливает?
Казалось бы, эффект изменения теплоемкости материала при его сжатии или растяжении, даже если и существует, должен быть очень мал, и им можно пренебречь, как и делается при традиционном решении задачи. Однако это не так. Этот эффект такого же порядка малости, что и само тепловое расширение, поскольку оба этих эффекта проистекают из ангармонизма межатомных сил. Учет одного из этих эффектов при традиционном решении в сочетании с игнорированием другого непоследователен и приводит к ошибочному ответу.
В статье показывается, что при правильном решении задачи разность температур шариков после передачи им одинакового количества теплоты оказывается равной:
где — абсолютная температура шариков, — скорость изменения коэффициента теплового расширения материала шариков при изменении его температуры.
По сравнению с результатом традиционного решения, разность температур оказывается:
- Противоположного знака, так как для большинства материалов величина положительна, поэтому вся правая часть равенства тоже положительна, и .
- Гораздо меньшей по абсолютной величине, так как здесь вместо малой величины фигурируют еще более малые величины и .
Ангармонизм межатомных сил
Авторы статьи проводят достаточно строгое рассмотрение задачи, но, к сожалению, не дают наглядного объяснения того, как именно происходит почти полная компенсация двух эффектов, поэтому в этом вопросе пришлось разбираться самому.
На рисунке изображена типичная зависимость потенциальной энергии взаимодействия атомов от расстояния между ними. Действующая на атомы сила направлена в сторону убывания потенциальной энергии, поэтому атомы сильно отталкиваются друг от друга на малых расстояниях и слабо притягиваются на больших расстояниях. На некотором расстоянии потенциальная энергия достигает минимума. Стремление атомов к этому наиболее энергетически выгодному расстоянию является причиной связывания их в молекулы, жидкости и твердые тела.
Теперь разберемся, откуда возникает тепловое расширение материалов. При хаотичном тепловом движении расстояние между атомами уже не равно строго , а колеблется вблизи этой величины. Связь между атомами обладает свойством ангармонизма: она ведет себя как асимметричная пружина, растянуть которую легче, чем сжать. Как следствие, при тепловом движении связь большую часть времени растянута, а не сжата, поэтому среднее расстояние между атомами становится больше, чем . При повышении температуры этот эффект усиливается, расстояния между атомами увеличиваются, и материал расширяется.
Причина теплового расширения материалов: при тепловом движении среднее расстояние между атомами увеличивается за счет ангармонизма сил межатомного взаимодействия.
Что происходит при сжатии или растяжении материала, как в случае сплющенного или растянутого шариков? При сжатии материала внешняя сила уменьшает среднее расстояние между атомами, а при растяжении — увеличивает.
При сжатии равновесное расстояние между атомами уменьшается, а при растяжении увеличивается.
Теперь мы готовы понять, как сжатие и растяжение материала влияет на его теплоемкость. Представим, что мы сжали материал, так что расстояние между атомами при тепловом движении колеблется теперь вблизи сдвинутого влево положения равновесия. Ангармонизм при этом никуда не делся, поэтому, как и прежде, при нагреве среднее расстояние между атомами будет увеличиваться. Но при этом мы будем смещаться обратно в сторону минимума потенциальной энергии, а это значит, что энергия материала будет дополнительно уменьшаться! Так и объясняется уменьшение теплоемкости материала при сжатии: тепловое расширение приводит к небольшому дополнительному уменьшению энергии межатомных взаимодействий, поэтому на нагрев материала требуется меньше энергии.
Если же материал растянут, то ситуация обратная: при тепловом расширении энергия взаимодействия атомов будет расти быстрее, чем в нерастянутом материале. Поэтому для нагрева растянутого материала на ту же температуру потребуется немного больше энергии, чем без растяжения, а значит, теплоемкость растянутого материала будет выше.
Итак, на примере олимпиадной задачи, которую многие десятилетия решали (и, может быть, продолжают решать) ошибочно, мы видим, что реальная физика иногда противоречит нашей интуиции. Поэтому так важно при решении задач аккуратно использовать математический аппарат, не ограничиваясь поверхностными рассуждениями.
По материалам статьи:
Читайте также: