Физика - это просто!

МЕХАНИКА

· Измерения. Системы измерений
· Перемещение
· Скорость
· Ускорение
· Нестандартные связи
· Векторы
· S, V, a - векторные величины
· Первый закон Ньютона
· Второй закон Ньютона
· Третий закон Ньютона
· Гравитация
· Трение
· Свободное падение
· Вращательное движение
· Закон всемирного тяготения
· Работа
· Энергия
· Импульс
· Закон сохранения импульса
· Измерение скорости с помощью ЗСИ
· Параметры вращательного движения
· Вращательное движение и векторы
· Момент силы
· Условие равновесного состояния
· Вращательное движение и 2 закон Ньютона
· Момент инерции протяженного объекта
· Энергия и работа при вращательном движении
· Момент импульса
· Закон Гука
· Простое гармоническое движение
· Энергия гармонического движения
· Маятниковое движение

ТЕРМОДИНАМИКА

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

ФИЗИКА-ВУЗ

Физика. Решение задач. Ответы

• Перемещение в пространстве
• Перемещение, скорость - векторы
• Второй закон Ньютона
• Третий закон Ньютона

Предмет переместился из начальной точки отсчета координат (точка А; X=0;Y=0;Z=0) в точку Б с координатами X=3; Y=4; Z=5. Чему будет равно перемещение предмета?

Решение немногим отличается от решения на плоскости. Используем ту же теорему Пифагора, только применяем ее два раза.

Сначала определим длину проекции (отрезок АБ_XY) перемещения АБ на плоскость XY:

АБ_XY = √ΔX² + ΔY² = √3² + 4² = 5

Теперь можем определить искомое перемещение АБ:

АБ = √АБ_XY² + ΔZ² = √5² + 5² = 7,071... Округляем до 7

Ответ: Перемещение предмета составило 7 единиц.

Дмитрий Саутин выполняет прыжок в воду с 10-метровой вышки (h=10м), имея во время отталкивания горизонтальную скорость V=2 м/с. Определите скорость Дмитрия во время вхождения в воду и как далеко это произойдет от края вышки?

Решение задачи:

Из условия задачи следует, что компоненты скорости спортсмена равны (2;0) и он находится в 10 метрах от поверхности воды. В процессе падения он будет двигаться с постоянным ускорением g=9,8м/с² (ускорение свободного падения).

Определяем расстояние "приводнения" от края вышки.

Т.к. ускорение происходит только в вертикальной плоскости (ось Y), то компонента скорости V_x не меняется. Значит, расстояние по горизонтали = V_x·t, где t - время полета спортсмена.

Перемещение по вертикали с учетом притяжения Земли:

S_y = 1/2·a_y·t²

Находим время полета спортсмена: t = √2S_y/a_y = √2·10/9,8 = 1,4c

Теперь можем определить расстояние приводнения от края вышки: S_x = V_x·t = 2,0(м/с)·1,4(с) = 2,8м

Спортсмен войдет в воду на расстоянии 2,8 метра от края вышки.

Теперь перейдем к определению скорости спортсмена при вхождении в воду.

Мы знаем, что компонента скорости V_x неизменна (2;0).

По оси Y сила тяготения Земли ускорила спортсмена - нам надо определить величину компоненты скорости прыгуна по вертикали:

V_y1 - V_y0 = a_y·t

V_y0 - начальная вертикальная скорость = 0

a_y = g = 9,8м/с²

V_y1 = g·t = 9,8(м/с²)·1,4(с) = 14м/с

Но, поскольку g является вектором, направленным к центру Земли (т.е., вниз - отрицательное направление оси Y), то на поверхности земли вектор g=-9,8м/с²:

V_y1 = -14 м/с

Компоненты конечной скорости спортсмена = (2;-14) м/с. Величина вектора скорости (из теоремы Пифагора):

V = √(-14)² + (2)² = 14,1 м/с

Ответ:
Скорость спортсмена при вхождении в воду примерно равна 14,1 м/с

Расстояние вхождения в воду от края вышки - 2,8 м.

Какую силу необходимо приложить к автомобилю весом 1 тонна, чтобы разогнать его с места до 100 км/ч за 10 секунд? Трением можно пренебречь.

Решение задачи:

Сначала находим величину необходимого ускорения:

a = ΔV/Δt = (V₁-V₀)/(t₁-t₀)

Прежде, чем подставлять значения, необходимо перевести единицы измерения к нужному виду. В системе СИ скорость измеряется в м/с

100 км/ч = 100·1000(м)/3600(с) = 28 м/с

a = 28/10 = 2,8 м/с²

Теперь, из второго закона Ньютона:

ΣF = m·a = 1000(кг)·2,8(м/с²) = 2800 Н

Ответ: 2800 Н

Какую прочность должна иметь балка, чтобы выдержать силу сопротивления F₂ (F₁=14 Н)?

Решение задачи:

Имеем только две горизонтальные силы: F₂ и X-компонента силы F₁ = 14 Н.

Надо найти F₂.

Определяем X-компоненту силы F₁:

F_1x = F₁·cos45° = 14·(0,7) = 10 Н

Именно эта компонента силы натяжения проволоки равна силе сопротивления балки:

F₂ = 10 Н

Ответ: F₂ = 10 Н