Физика. Рейтинговая работа по физике. Математических и естественнонаучных дисциплин

• Название: Математических и естественнонаучных дисциплин
• Анкор: Физика
• Дата: 18.05.2022
• Размер: 92.06 Kb.
• Имя файла: Рейтинговая работа по физике.docx
• Тип: Задача; #535934

Кафедра математических и естественно-научных дисциплин


Рейтинговая работа _______________________________________________

(домашняя творческая работа, расчетно-аналитическое задание, реферат, контрольная работа)

по дисциплине _________________________________________________
Задание/вариант № ____2_______

Тема* ______________________________________________________________

Выполнена обучающимся группы о.ИЗДтс 23.1/Б-20

________Кононовым Андреем Владиславовичем______________

(фамилия, имя, отчество)
Преподаватель _______ Сурина Елена Евгеньевна_______

(фамилия, имя, отчество)

Москва – 2019 г.

Содержание

Вводная часть

Для прохождения рейтинговой работы необходимо решить представленные задачи согласно варианту предложенному варианту.

Ознакомившись с заданием по предложенному варианту, были выделены следующие разделы Физики для решения поставных задач:

Кинематика

Динамика поступательного движения

Электростатика

Электродинамика

Подведение теоретической базы

Выполнение заданий и написание выводов.

Работа над заключением и итоговым выводом.

Делают список использованной литературы, , приложения, титульный лист. Приводят работу к соответствию требованиям методички.

Задача №1

Чему равен угол, под которым тело брошено к горизонту, если максимальная высота подъёма тела равна ¼ дальности его полёта? Сопротивлением воздуха пренебречь

Дано	Решение
hmax =L/4
Найти
α-?
	Движение тела можно представить как наложение двух независимых движений: равномерного движения вдоль горизонтальной оси (оси Х) и равнозамедленного движения вдоль вертикальной оси (оси Y). Проекции скорости тела, следовательно, изменяются со временем следующим образом: Где – начальная скорость, – угол бросания, – ускорение свободного падения. Если тело поднимется на максимальную высоту, то в этой точке оно останавливается, соответственно скорость . Поэтому из уравнения (2) можем записать: Отсюда: В следствии чего координаты тела изменились следующим способом: Согласно рисунку 1, начальные координаты равны: Тогда уравнения (6) и (7) примут вид: Для вычисления значения hmax составим выражение и подставим выражение (4) Время движения всего полета в два раза больше времени полета до наивысшего пункта траектории . Подставляем выражение (3) в (9): Дальность полета определим исходя из формулы (6), учитывая, что в этом случае Подставляем выражение (10) в (11): Согласно условию задачи Тогда из уравнений (8) и (12) можем записать: Отсюда: Ответ: .

Задача №2

Самолёт выписывает петлю Нестерова радиусом 80 м. Какова должна быть наименьшая скорость самолёта, чтобы лётчик не оторвался от сиденья в верхней части петли?

Дано	Решение
R – 80 м	Рисунок 1 В каждой точке траектории на летчика действуют две силы: сила тяжести , направленная вертикально вверх, и сила реакции опоры , направленная перпендикулярно сиденью (см. рисунок 1). Так как самолет движется равномерно по круговой траектории, то ускорение, с которым он движется, является центростремительным и направлено к центру окружности. По II закону Ньютона В верхней точке траектории в проекции на ось OY можем записать (1) Находим (2) (3) Учли, что центростремительное ускорение (4), g=9,8 м/с2 – ускорение свободного падения (5) Подставляем числовые данные в уравнение : Ответ:
Найти

Задача №3

С одного уровня наклонной плоскости одновременно начинают скатываться без скольжения сплошные цилиндр и шар одинаковых масс и одинаковых радиусов. Чему равны: отношение скорости цилиндра к скорости шара на данном уровне; отношение этих скоростей в данный момент времени?

Дано	Решение
	Воспользуемся законом сохранении энергии для двух состояний каждого из тел для нахождения их скоростей, а затем отношение этих скоростей. В начальном состоянии на уровне высотой тел Hц (цилиндр) и Нш (шар) обладают потенциальными энергиями равными , так как их массы равны. Эта энергия на некотором уровне переходит в сумму потенциальных и кинетических для каждого тела согласно закону сохранения энергии (в отсутствии сил трения): Для цилиндра: кц (1) Для шара: кш (2) Где кц = кц(поступ.) + кц(вращ.) = кш = кш(поступ.) + кш(вращ.) = Момент инерции цилиндра: (3) Момент инерции шара: (4) Где радиус цилиндра или шара. Воспользуемся формулой связи угловой и линейной скоростей движения тел в виде: (5) получим для цилиндра: (6) Для шара: (7) Решим совместно эти уравнения относительно линейных скоростей и , затем найдем их отношение: , Отсюда для любых значений высот и . Ответ:
Найти

Задача №4

Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено стеклом (ε = 7). Расстояние между пластинами d = 5 мм, разность потенциалов между пластинами U = 500 В. Чему равна энергия поляризованной пластины, если её площадь S = 50 см²

Дано	Решение
d=5 мм = 5*10⁻³ м U=500 В S=50 см² = 5*10⁻³ м²	Определим энергию электростатического поля, сосредоточенную в пластине. Диэлектрическая пластина находится в однородном внешнем электрическом поле, которое создается сторонними зарядами с поверхностной плотностью заряда. Под действием внешнего поля индуцируется связанный заряд с поверхностной плотностью σ. Образование поляризованных зарядов приводит к возникновению дополнительного электрического поля, направленного против внешнего. (1) Таким образом, если диэлектрик находится во внешнем поле, то внутри диэлектрика поле ослабляется, но полностью не исчезает. Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно. Поляризованность определим по формуле: χ – диэлектрическая восприимчивость вещества. Диэлектрическая восприимчивость вещества и диэлектрическая проницаемость связаны между собой. Объемную плотность энергии определим по формуле: (4) Энергию поляризованной стеклянной пластины определим по формуле: (5) (6) (7) Подставляем значения формулу (7): Ответ W= 6.64 мкДж.
Найти
W -?

Задача №5

Каково напряжение на участке электрической цепи сопротивлением 20 Ом при силе тока 200 мА?

Дано	Решение
R=20Ом I=200мА=0,2А	Согласно закону Ома воспользуемся формулой для нахождения напряжения: Подставим значения из условия задачи: Ответ:
Найти
U = ?

Выводы

Вывод: В ходе решения поставленных нам задач были применены знания из следующих разделов физики:

-Динамика

- Кинематика

-Электростатика

-Электродинамика

В процессе решения задач, мы составляли уравнения на основе проекций сил на различные оси, сопоставляли отношение скорости цилиндра к скорости шара, находили энергию поляризованной пластины, вычисляли напряжение на участке электрической цепи.

Список литературы