ИДЗ Мех поступ и вращат движения. Механика поступательного и вращательного движения

• Название: Механика поступательного и вращательного движения
• Анкор: ИДЗ Мех поступ и вращат движения.docx
• Дата: 03.12.2017
• Размер: 0.96 Mb.
• Имя файла: ИДЗ Мех поступ и вращат движения.docx
• Тип: Документы; #10650
• страница: 1 из 3

Индивидуальное домашнее задание № 1

для студентов первого курса механико-машиностроительного института УРФУ

«Механика поступательного и вращательного движения»

Номер варианта совпадает с порядковым номером студента в групповом журнале.

Текст задания обязательно должен быть распечатан, либо дословно переписан

Работа включает восемь задач. Решение задач оформляется на листах формата А4 с титульным листом по форме:


ФГАОУ ВПО

«УрФУ имени первого Президента

России Б.Н. Ельцина»

Кафедра физики

Индивидуальное домашнее задание № 1

по физике

" Механика поступательного и вращательного движения "

Студент(ка)______

Группа__________

№ варианта______

Дата ___________

Преподаватель___

Екатеринбург


Форма решения задач:

1. 
   Номер задачи;
   
2. 
   Краткая запись условия задачи;
   
3. 
   Решение:
   
   1. 
      Запись уравнений с пояснением обозначений;
      
   2. 
      Нахождение искомых величин в общем виде;
      
   3. 
      Нахождение численных значений искомых величин;
      
   4. 
      Графическое представление найденных и используемых функций, если необходимо;
      
   5. 
      Ответ.
      

ИЗД Механика поступательного и вращательного движения

Вариант 1

1.1. На графике показано изменение с течением времени ускорения точки на прямолинейном отрезке пути. Начальная скорость равна нулю, t₁ = 12 c, a₁ = 2 м/с². Найти скорость точки в момент времени t₂.

1.2. Два груза массами m = 300 г связаны нитью, перекинутой через неподвижный блок. На один из грузов положен перегрузок массой ∆m = 20 г. Определить силу Р давления перегрузка на груз при движении системы. Блок считать невесомым, а нить нерастяжимой.

1.3. Теннисный мяч летел с импульсом в горизонтальном направлении, когда теннисист произвел по мячу резкий удар с средней силой F = 42 H. Изменившийся импульс мяча стал равным (масштаб указан на рисунке). Найти время t, в течение которого сила действовала на мяч.

1.4. Сваю массой m = 100 кг забивают в грунт копром массой М = 400 кг. Копер свободно падает с высоты Н = 5 м, и при каждом его ударе свая опускается на глубину h = 25 см. Определить силу сопротивления грунта, считая ее постоянной, и КПД неупругого удара копра о сваю.

1.5. Колесо радиусом R = 10 см вращается так, что зависимость угла поворота радиуса колеса от времени задана уравнением , где   в радианах, t  в секундах. Найдите для точек, лежащих на ободе колеса: а) линейную скорость, б) нормальное ускорение и в) угловое ускорение ε для момента времени t = 3 с.

1.6. Диск начинает вращаться под действием момента сил М, график временной зависимости которого представлен на рисунке.

Укажите график, правильно отражающий зависимость момента импульса диска от времени.

1.7. Для того, чтобы раскрутить стержень массы m₁ и длины l₁ вокруг вертикальной оси, расположенной перпендикулярно стержню через его середину, до угловой скорости, необходимо совершить работу А₁. Во сколько раз большую работу, чем А₁, надо совершить, для того, чтобы раскрутить до той же угловой скорости стержень массы m₂ = 2m₁ и длиныl₂ = 2l₁?

1.8. Столб высотой h = 3,0 м и массой m= 50,0 кг из вертикального положения падает на землю. Определите момент импульса L относительно точки опоры и скорость верхнего конца столба в момент удара о землю. Точка опоры столба не изменяет своего положения относительно земли при его падении.

ИЗД Механика поступательного и вращательного движения

Вариант 2

2.1. Тело движется прямолинейно, причем скорость зависит от времени по закону: V = 3t³ – 10t + 2 (в м/с). Начертить график зависимости ускорения от времени a(t). Найти величину ускорения при t = 5 c.

2.2. Небольшое тело пускают снизу вверх по наклонной плоскости, составляющей угол α = 30⁰ с горизонтом. Коэффициент трения тела о плоскость μ = 0,1. Определить отношение времени подъема тела t₁ ко времени его соскальзывания t₂ до первоначальной точки.

2.3. На рисунке показан вектор силы (в Ньютонах), действующей на частицу. Найти работу, совершенную этой силой при перемещении частицы из начала координат в точку с координатами (5; 2), м.

2.4. Шар массой 1 кг, подвешенный на нити длиной 90 см, отводят от положения равновесия на угол 60º и отпускают. В момент прохождения шаром положения равновесия в него попадает пуля массой 10 г, летящая навстречу шару со скоростью 300 м/с. Пуля пробивает шар и вылетает горизонтально со скоростью 200 м/с, после чего шар продолжает движение в прежнем направлении. На какой максимальный угол отклонится шар после попадания в него пули? (Массу шара считать неизменной, диаметр шара – пренебрежимо малым по сравнению с длиной нити.) 

2.5. На графике представлена параболическая зависимость угла φ поворота вращающегося тела от времени t. Определите начальную угловую скорость вращения тела.

2.6. Цилиндрическое тело жестко закреплено на горизонтальной оси радиуса r = 8 мм. На ось намотан шнур, к концу которого прикреплен грузмассойm = 2,0 кг. Система из состояния покоя приводится во вращение под действием опускающегося груза. Определите момент инерции тела, если груз в течение t= 12 с опускается на расстояние h = 1 м.. Силой трения можно пренебречь.

2.7. Однородный тонкий стержень, находящийся на гладкой горизонтальной поверхности, свободно вращается вокруг своего конца с некоторой угловой скоростью ₀. В некоторый момент ось вытаскивают, и стержень скользит по плоскости, вращаясь. Определить угловую скорость этого вращения.

2.8. Вентилятор вращается с частотой N = 900 об/мин. После выключения вентилятор, вращаясь равнозамедленно, сделал до остановки N=75 оборотов. При этом силы сопротивления совершили работу А = 44,4 Дж. Найдите момент инерции I вентилятора и момент сил сопротивления М.

ИЗД Механика поступательного и вращательного движения

Вариант 3

3.1. На рисунке изображены графики зависимости скорости от времени для двух тел, движущихся вдоль одной прямой. Второе тело догонит первое через … секунд.

3.2. Мальчик на санках спустился с ледяной горы. Коэффициент трения при его движении по горизонтальной поверхности равен 0,2. Расстояние, которое мальчик проехал по горизонтали до остановки, равно 30 м. Чему равна высота горы? Считать, что по склону горы санки скользили без трения.

3.3. На рисунке представлены графики зависимости мощности постоянной силы от времени . Тело движется равноускоренно и прямолинейно. причем направление силы совпадает с направлением перемещения. Какой график соответствует этому случаю?

3.4. Небольшая шайба соскальзывает без трения с вершины полусферы радиусом R = 30 см. На какой высоте h от основания шайба оторвется от полусферы?

3.5. Частица движется по окружности радиусом R = 1 м в соответствии с уравнением φ(t) = 2π(, где φ - в радианах, t - в секундах. Найдите время движения диска до остановки. Сколько оборотов N сделает диск за это время?

3.6. Каток в виде однородного цилиндра массой m= 2,0 кг катится по горизонтальной поверхности под действием силы F= 10 Н, приложенной к его оси. Сила направлена перпендикулярно оси катка и составляет с горизонтом угол α = 30º. 1) Определите ускорение, с которым перемещается ось катка; 2) Чему равен момент этой действующей силы относительно оси, проходящей через точки касания катка дороги в некоторый момент времени? Покажите на рисунке направление этого момента силы. Радиус катка равен 10 см.

3.7. На рисунке приведены зависимости кинетической энергии W_вр трех вращающихся тел от квадрата угловой скорости ω². Какому графику соответствует наибольший момент инерции тела? Укажите его номер и поясните свой выбор.

3.8. Стержень длиной 1,0 м и массой 7 кг может свободно вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящей через его верхний конец. В нижний конец стержня ударяет пуля массой m = 10,0 г, летящая в горизонтальном направлении со скоростью V₀ = 500 м/с, и пробивает его. С какой угловой скоростью ω начнет двигаться стержень сразу после удара, если пуля вылетает из стержня со скоростью V₁ = 200 м/с?

ИЗД Механика поступательного и вращательного движения

Вариант 4

4.1. Материальная точка движется вдоль оси ОX, зависимость ее координаты от времени имеет вид x = 6 – 4t + t² , м. Найти путьS, пройденный точкой за первые 5 с ее движения.

4.2. Две гири массами m₁ = 3 и m₂ = 7 кг висят на концах нити, перекинутой через невесомый блок. Первая гиря находится на 2 м ниже второй. Гири приходят в движение без начальной скорости. Через какое время t они окажутся на одной высоте?

4.3. Частица совершила перемещение по некоторой траектории из точки M(3, 2) в точку N(2,–3). При этом на нее действовала сила (координаты точек и сила заданы в единицах СИ). Найти работу, совершенную силой .

4.4. Небольшая шайба после толчка приобретает скорость υ₀=2м/с и скользит по внутренней поверхности гладкого закреплённого кольца радиусом R=0,14 м. На какой высоте h шайба отрывается от кольца и начинает свободно падать?

4.5. Тело вращается вокруг неподвижной оси. Зависимость угловой скорости от времени показана на рисунке. Напишите уравнение , отражающее зависимость угла поворота тела от времени, если начальное положение тела соответствует значению рад.

4.6. На рисунке приведен график зависимости проекции угловой скорости вращающегося тела на ось вращения от времени. Как изменяется модуль вращающего момента сил, действующего на тело, на интервале времени от до ?

4.7. На рисунке представлен график зависимости проекции вращательного момента силы, действующей на тело, от угла поворота. Чему равна работа сил, действующих на тело, при повороте его на угол 4 рад ?

4.8. Два шарика одинаковой массы и одинаковыми радиусами движутся с одинаковыми скоростями центров масс по горизонтальной поверхности. Первое катится, второе скользит. При ударе о стенку тела останавливаются. Определите, у какого тела и во сколько раз больше выделится тепла при ударе.