Pentru îndeplinirea cu succes a sarcinilor pe tema "Forța de forță", trebuie să vă amintiți întotdeauna munca ce forță este în joc.
Un exemplu. O marfă care cântărește 1 kg sub acțiunea unei forțe de 30 N, orientată vertical în sus, se ridică la o înălțime de 2 m. Lucrarea acestei forțe este
1) 0 J 2) 20 J 3) 40 J 4) 60 J
Răspunsul corect este (4) pot fi obținute din definiția forței de muncă: A = F / S, sau din contul că activitatea forței externe (în ceea ce privește sistemul de corp „de încărcare-Pământ“) este suma modificărilor în sarcină energia cinetică și potențială . Greutatea încărcăturii în starea sarcinii date este inutilă dată.
Un exemplu. O minge cântărind 100 g se alunecă pe un deal cu o lungime de 2 m, făcând un unghi de 300 cu orizontala. Determinați lucrarea de gravitație. Nu neglijați frecarea.
1) 1 J 2) √ J J 3) 2 J 4) 2 J 3 J
Cea mai simplă soluție este obținută dacă ne amintim că lucrarea de gravitație nu depinde de forma traseului. Prin urmare, A = mgLsinα = 1 J.
Sarcini de calcul al impulsului organismelor nu cauzează dificultăți, dar este mult mai dificil de determinat impulsul corpului dacă în același timp este necesar să se efectueze o altă operație (de exemplu, să se aplice legea de adăugare a vitezelor).
Un exemplu. Două mașini de aceeași masă m se mișcă cu viteze v și 2v față de Pământ în direcții opuse. Care este modulul de impuls al celei de-a doua mașini din cadrul de referință asociat primei mașini?
1) 3mv 2) 2mv 3) mv 4) 0
Atunci când efectuați sarcini pe această temă, trebuie să înțelegeți natura vectorului pulsului și schimbările sale. De exemplu, pentru a calcula „suma pulsurilor bile, în cazul în care modulele sunt de 0,3 kg m / s și 0,4 kg m / s, iar unghiul dintre direcțiile lor egale de 900, este necesar să se adauge doi vectori perpendiculare reciproc și impulsul rezultat este de teorema lui Pitagora √0,3 2 +0,4 2 = 0,5 (kg m / s).
Un exemplu. Un punct material care cântărește 1 kg se deplasează într-un cerc cu o viteză constantă de 10 m / s. Determinați modulul de modificare a impulsului punctului material într-un sfert al perioadei.
1) 0; 2) 10 / √2 kg m / s; 3) 10/2 kg m / s; 4) 20 kg m / s.
Deoarece pentru un sfert din perioada în care punctul material este rotit cu 900, modulul de schimbare a impulsului va fi de 10√2 kg m / s.
Practic, în fiecare versiune a USE există probleme cu aplicarea legii de conservare a impulsului: pentru un impact elastic și inelastic.
Un exemplu. Cu o fisiune arbitrară a nucleului de odihnă al elementului chimic, s-au format trei fragmente de mase de 3 m; 4,5m; 5m. Vitezele primelor două sunt reciproc perpendiculare, iar modulii lor sunt 4v și respectiv 2v. Determinați modulul de viteză al celui de-al treilea fragment.
1) v2) 2v3) 3v4) 6v
Deoarece miezul elementului se afla în repaus, impulsul inițial a fost 0. Prin urmare, după divizare, impulsul total al fragmentelor formate este zero. Modulul puls al primelor două fragmente este: p = √ (12mu) 2 + (9mv) 2 = 15 mv.
Prin urmare, modulul de impuls al celui de-al treilea fragment este de 15mv, iar modulul vitezei celui de-al treilea fragment este 3v.
Atunci când rezolvăm problemele pentru o coliziune inelastică, trebuie să înțelegem că în acest caz legea conservării energiei mecanice nu este îndeplinită și este necesar să se aplice mai întâi legea conservării impulsului.
Un exemplu. Plascul cu bilă cu greutate de 0,1 kg are o viteză de 1 m / s. El atacă un cărucior fix, cântărind 0,1 kg, atașat la arc, legat de un perete fix și lipit de el. Care este energia totală a sistemului cu oscilațiile sale ulterioare. Fricțiunea este neglijată.
1) 0,025 J2) 0,05 J3) 0,5 J4) 0,1 J
Aplicând legea de conservare a impulsului: mv = 2mu, găsim viteza sistemului după impact u = u / 2, iar apoi energia cinetică E = 2mu 2/2 = mu 2 = 0,025 J.
Sarcini de aplicare a legii conservării energiei sunt dificile.
Un exemplu. Piatra a fost aruncată de pe balcon de trei ori cu aceeași viteză inițială. Prima dată când vectorul de viteză a pietrei a fost îndreptat vertical în sus, a doua oară - orizontal, a treia oară - vertical în jos. Dacă rezistența la aer poate fi neglijată, modulul de viteză al pietrei la apropierea pământului va fi
1) mai mult în primul caz; 2) mai mult în al doilea caz; 3) mai mult în cel de-al treilea caz; 4) în toate cazurile la fel
Majoritatea elevilor aleg răspunsul greșit (3) pur intuitiv, fără a rezolva problema. Acest răspuns pare evident, dar se pare că este greșit. Aplicarea legii conservării energiei: mgh + mv 2/2 = mu 2/2 furnizează direct răspunsul u = √v 2 + 2gh din care reiese clar că viteza necesară nu depinde de unghiul de piatră turnate, și complet determinată de viteza v inițială și înălțimea inițială h .
Formule în clasa fizică 10