Перестройка. ККМТ Физика Экзамен 2021 22 уч г ГП 11 Ответы и решения Вер 1. Гп 1 Ответы и решения задач Вопрос 1
 Скачать 130.15 Kb.
|
|
Ответ: 400 Н. Вопрос 7. Инерциальные системы отсчёта. I закон Ньютона Ответ: I закон Ньютона: Существуют системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых тело движется прямолинейно и равномерно, если на него не действуют другие тела. Система отсчёта, связанная с Землёй, является инерциальной. Если есть одна инерциальная система отсчёта, то любая другая движущаяся относительно неё прямолинейно и равномерно также является инерциальной. Системы отсчёта, в которых не выполняется первый закон Ньютона, называются неинерциальными. Дополнительные вопросы: 1. Какое утверждение содержится в первом законе Ньютона? Ответ: Существуют системы отсчёта, называемые инерциальными. 2. Какая система отсчёта называется инерциальной? Ответ: Система отсчёта, в которой все свободные тела движутся прямолинейно и равномерно либо покоятся. 3. Каким образом можно установить, что данная система отсчёта является инерциальной? Ответ: Если тело, которое не взаимодействует с другими телами, в данной системе отсчёта покоится или движется прямолинейно и равномерно, то данная система отсчёта является инерциальной. Задача 7. Два груза массами 2 кг и 4 кг, связанные нерастяжимой нитью, поднимают вертикально силой 84 Н, приложенной к первому грузу. Определите ускорение, с которым движутся грузы, и силу натяжения нити. Дано:  ,  ,  ,  .Найти  ,  . Вариант решения: Сила  натяжения нити является одной из слагаемых равнодействующей ньютоновской силы  равной произведению массы  грузов на ускорение  . Другой слагаемой ньютоновской силы является сила  тяжести, равная произведению массы грузов на ускорение  свободного падения. Рассмотрим равенство (см. второй закон Ньютона) Чтобы геометрически сложить векторы левой части равенств представим подъём грузов графиком прямой, параллельной оси аппликат (ось  ). Перепишем равенства в проекциях на обозначенную ось: Заметим, что проекция силы тяжести равна  .Согласно второму закону Ньютона  : Далее, например, для первого груза согласно второму закону Ньютона справедливо равенство (в проекциях сил):  Ответ: 4 м/с2; 56 Н. Вопрос 8. Гравитационная и инертная массы. II закон Ньютона Ответ: II закон Ньютона: Ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально его массе: .Для решения задач можно пользоваться другой формулировкой второго закона Ньютона:  Величину  , равную отношению модуля силы к модулю ускорения, называют массой тела. Измерить массу тела можно с помощью рычажных весов. Равновесие рычажных весов с одинаковыми плечами будет в том случае, когда оба тела, положенные на чашки весов, давят на них одинаково. Давление же определяется массой этих тел. Измерение массы в данном случае основано на том, что на тела действует сила притяжения к Земле. Следовательно, измеряемая таким способом масса является гравитационной массой. Измерить массу тела также можно на основе явления инерции. Ускорение тела, согласно второму закону Ньютона, прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально его массе. Если на два тела действуют одинаковые силы, то отношение масс равно обратному отношению ускорений: Если у нас есть тело, массу которого мы знаем, то, измерив ускорения этого тела и тела с неизвестной массой, движущихся под действием одинаковых сил, определим неизвестную массу по формуле (1). Определяемая таким способом масса является инертной массой. Массы тела, измеренные указанными двумя способами равны, т.е. гравитационная масса тела равна его инертной массе. Дополнительные вопросы: 1. Можно ли утверждать, что первый закон Ньютона является следствием второго? Ответ: Нет. 2. При каких условиях материальная точка движется равномерно и прямолинейно? Ответ:  ,  . 3. Какие условия необходимы для того, чтобы тело двигалось с постоянным ускорением? Ответ: Необходимо, чтобы действующая на него сила или равнодействующая нескольких сил была постоянной по модулю и по направлению.Задача 8. Тележка массой 10 кг под действием некоторой силы движется с ускорением 6 м/с2. С каким ускорением будет двигаться эта тележка под действием той же силы, если на тележку положить груз массой 2 кг? Дано:  ,  ,  , .Найти  . Вариант решения: Найдём (воспользовавшись формулировкой «второго закона Ньютона») ньютоновскую силу, действующую на движущуюся тележку массой 10 кг с ускорением 6 м/с2: Если на тележке поместить груз массой  , то Ответ: 5 м/с2. Вопрос 9. Взаимодействие тел. III закон Ньютона Ответ: III закон Ньютона: Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены по одной прямой в противоположные стороны. Примеров взаимодействия тел и сообщения ими друг другу ускорений можно привести сколь угодно много. Когда вы, находясь в одной лодке, начнёте за верёвку подтягивать другую лодку, то и ваша лодка обязательно будет двигаться к ней. Вы действуете на верёвку, и верёвка действует на вас. Если вы ударите ногой по футбольному мячу или толкнёте плечом товарища, то ощутите обратное действие на ногу или плечо. Всё это проявления закона взаимодействия тел. Дополнительный вопрос: 1. Лошадь тянет телегу, а телега действует на лошадь с такой же по модулю силой, направленной в противоположную сторону. Почему же лошадь везёт телегу, а не наоборот? Ответ: Потому что лошадь взаимодействует с землёй (силы трения). Задача 9. К телу приложены силы  и  , причём  и  . Чему равен модуль их равнодействующей, если угол между силами  ?Дано:  ,  ,  .Найти  . Вариант решения: Равнодействующую можно найти с опорой на теорему косинусов:    Ответ: 70 мН. Вопрос 10. Сила тяжести, тяготения Ответ: Земной шар сообщает всем телам у поверхности Земли одно и то же ускорение – ускорение  свободного падения. Но если земной шар сообщает телу ускорение, то согласно второму закону Ньютона он действует на тело с некоторой силой. Силу  , с которой Земля действует на тело, называют силой тяжести. Отношение масс двух тел равно отношению сил тяжести, действующих на тела: Массы тел одинаковы, если одинаковы действующие на них силы тяжести. На этом основано определение масс путём взвешивания на пружинных или рычажных весах. Добиваясь того, чтобы сила давления тела на чашку весов, равная силе тяжести, приложенной к телу, была уравновешена силой давления гирь на другую чашку весов, равной силе тяжести, приложенной к гирям, мы тем самым определяем массу тела. Закон всемирного тяготения: Сила взаимного притяжения двух тел прямо пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:  Коэффициент пропорциональности  называется гравитационной постоянной. Из опытов было получено следующее значение для гравитационной постоянной: Дополнительные вопросы: 1. Справедлив ли закон всемирного тяготения для тел произвольной формы? Ответ: Да. 2. Какие силы называют центральными? Ответ: Однородные тела, имеющие форму шара (даже если их нельзя считать материальными точками), также взаимодействуют с силой, определяемой формулой (1). В этом случае  – расстояние между центрами шаров. Силы взаимного притяжения лежат на прямой, проходящей через центры шаров. Такие силы называются центральными. Тела, падение которых на Землю мы обычно рассматриваем, имеют размеры, много меньшие, чем земной радиус (R ≈ 6400 км). 3. От чего зависит ускорение свободного падения? Ответ: От широты и атмосферного давления.Задача 10. Чему равна сила всемирного тяготения между двумя однородными шарами массой по 2 кг каждый, если расстояние между их центрами равно 10 м? Дано:  ,  .Найти . Вариант решения: Воспользуемся формулировкой закона всемирного тяготения:  Ответ: 2,7 пН. Вопрос 11. Вес. Невесомость Ответ: Весом тела называют силу, с которой это тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес. Вес не является силой какой – то специфической природы. Это название присвоено частному случаю проявления силы упругости. Вес действует непосредственно на чашку пружинных весов и растягивает пружину; под действием этой силы поворачивается коромысло рычажных весов. Важнейшей особенностью веса является то, что его значение зависит от ускорения, с которым движется опора. Наступление у тел состояния невесомости означает, что тела не давят на опору и, следовательно, на них не действует сила реакции опоры, они движутся только под действием силы притяжения к Земле. Механическая сущность невесомости состоит в том, что в системе отсчёта, движущейся относительно Земли с ускорением свободного падения, исчезают все явления, которые на Земле обусловлены силой тяжести. Дополнительные вопросы: 1. Что называют состоянием невесомости? Ответ: Состояние, при котором тела не давят на опору. 2. Что называется весом тела? Ответ: Весом тела называют силу, с которой это тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес. 3. Будет ли парашютист во время прыжка находиться в состоянии невесомости? Ответ: Да. Задача 11. Полый куб («пустой бак в форме куба») с длиной ребра 1 м заполнили жидкостью. Какая это может быть жидкость, если её вес равен 8 кН? Дано:  ,  .Найти  . Вариант решения: Если  , то  . И,  По таблице плотностей веществ находим соответствующее значение. Ответ: Керосин. Вопрос 12. Деформация. Сила упругости. Закон Гука Ответ: Под деформацией понимают изменение объёма или формы тела. Для того чтобы различные тела или части одного и того же тела взаимодействовали посредством сил упругости, необходимо определённое условие: тела должны быть деформированы. При изменении объёма или формы твёрдых тел возникают силы упругости, препятствующие этим изменениям. Упругой называется деформация, при которой тело восстанавливает свои первоначальные размеры и форму, как только прекращается действие силы, вызвавшей эту деформацию. При равновесии сила упругости растянутого шнура уравновешивает силу тяжести, действующую на чашку с гирьками. Закон Гука: При упругой деформации растяжения или сжатия модуль силы упругости прямо пропорционален модулю изменения длины тела:  .Коэффициент пропорциональности  называют коэффициентом упругости или жёсткостью.Дополнительные вопросы: 1. При каком условии появляются силы упругости? Ответ: Только при деформации тел. 2. При каких условиях выполняется закон Гука? Ответ: При малых деформациях. 3. Объясните, почему рессоры уменьшают тряску автомобиля? Ответ: Деформация пружин. Сила упругости. Задача 12. К динамометру привязан груз массой 2 кг. Динамометр с грузом опускают с ускорением 3 м/с2. Жёсткость пружины 103 Н/м. Определите модуль растяжения пружины динамометра. Дано:  ,  ,  .Найти  . Вариант решения: Сила  упругости пружины динамометра является одной из слагаемых равнодействующей ньютоновской силы равной произведению массы груза на ускорение . Другой слагаемой ньютоновской силы является сила тяжести, равная произведению массы груза на ускорение свободного падения. Рассмотрим равенство (см. второй закон Ньютона) Чтобы геометрически сложить векторы левой части равенств представим опускание груза графиком прямой, параллельной оси аппликат (ось ). Перепишем равенства в проекциях на обозначенную ось: Заметим, что произведение массы на разность ускорений равно  .При упругой деформации растяжения или сжатия модуль силы упругости прямо пропорционален модулю изменения длины тела (закон Гука):  И,  |