ГДЗ по алгебре. Расчетно-графическое Задание N1_2019A. Расчетнографические задания по общей физике. 1

• Название: Расчетнографические задания по общей физике. 1
• Анкор: ГДЗ по алгебре
• Дата: 09.03.2023
• Размер: 3.91 Mb.
• Имя файла: Расчетно-графическое Задание N1_2019A.doc
• Тип: Задача; #977292
• страница: 2 из 6

Список литературы приводится в конце документа

Механика

Специально для этого раздела см.

Штыгашев АА Применение ПЭВМ в решении задач по физике (механика) Новосибирск, 1999 (выставлена в электронном виде на доске объявлений https://ciu.nstu.ru/kaf/persons/20999)
Ниже приведен примерный образец выполнения задачи
Постановка задачи. Камень брошен с горы горизонтально с начальной скоростью 15 м/с. Через какой промежуток времени его скорость будет направлена под углом 45 градусов к горизонту. Постройте график угла наклона скорости к горизонту от времени. Высота горы 100 м.

Дано: Решение



м/с

м



___________





Математическая модель падения камня имеет вид
(1)

где

Учитывая начальные условия задачи: м/с, , м, м, получаем следующую систему уравнений
(2)

Угол находится из отношения (отсчет угла по часовой стрелке от оси х)

или ,

Если требуется построить график зависимости величины, то удобно воспользоваться возможностями вычислительной техники, как это сделано ниже.

Используя математическую модель, представленную системой уравнений (2) построим алгоритм (псевдокод)¹

begin\\

g=9.82;\\

alpha0= 0*pi/180;\\

alpha1=-45*pi/180;\\

v0=15;\\

h0=100;\\

N=100;\\

tmin=0;\\

tmax=5;\\

dt=(tmax-tmin)/N;\\

x(1)=0;\\

y(1)=h0;\\

vx(1)=v0*cos(alpha0);\\

vy(1)=v0*sin(alpha0);\\

tt=0;\\

alph(1)=alpha0*180/pi;\\

for i=2:N\\

tt=tmin+(i-1)*dt;\\

t(i)=tt;\\

x(i)=x(1)+vx(1)*tt;\\

y(i)=y(1)+vy(1)*tt-g*tt*tt/2;\\

vx(i)=vx(1);\\

vy(i)=vy(1)-g*tt;\\

alph(i)=atan(vy(i)/vx(i))*180/pi;\\

end\\

t1=v0/g\\

end\\
и построим таблицу значений от :

t, c		, градус
0	0	0
1	0.653	33,2
2	1.31	52,6
3	1.96	63,0
4	2.61	69,1
5	3.27	73,0

Графическая часть. Построим график



Рис.2. Угол наклона вектора скорости к горизонту от времени. По оси абсцисс время в секундах, по оси ординат угол в градусах
Подставляя значение угла в последнюю формулу, получаем , тогда численное значение момента времени равно с при котором угол между направлением скорости камню к горизонту равен 45 градусов.

Анализ решения

Сравниваем расчетную величину момента времени с решением, найденным графически приведенным на рис.2, убеждаемся, что решение найдено правильно.

Ответ: с.
1. Кинематика
1.1.Камень бросили с крутого берега вверх под углом 30 градусов к горизонту со скоростью 15 м/с. С какой скоростью он упал в воду, если время полета 2 с. Сопротивлением воздуха пренебречь. Построить график скорости от времени и траекторию полета камня.

1.2.Камень бросили с крутого берега вверх под углом 30 градусов к горизонту со скоростью 12 м/с. Какая дальность полета камня и с какой высоты был брошен камень, если время полета 3 с. Сопротивлением воздуха пренебречь. Построить график скорости от времени и траекторию движения камня.

1.3.Камень бросили с крутого берега вверх под углом 45 градусов к горизонту со скоростью 15 м/с. С какой скоростью он упал в воду, если время полета 4 с. Сопротивлением воздуха пренебречь. Построить график наклона вектора скорости к горизонту и траектории движения камня.

1.4. Из одной точки одновременно брошено два тела с одинаковой начальной скоростью 20 м/с под разными углами наклона и . Определите графически расстояние между двумя телами, скорости тел, нормальное и тангенциальное ускорения спустя 2 с после начала движения.

1.5. Из одной точки одновременно брошено два тела с одинаковой начальной скоростью 20 м/с под разными углами наклона и . Определите графически расстояние между двумя телами, скорости тел, нормальное и тангенциальное ускорения спустя 1 с после начала движения.

1.6. Две абсолютно гладкие стальные плиты высотой 50 см помещены рядом и образуют щель шириной 4 см. В щель попадает горизонтально движущийся со скоростью 1 м/с стальной шарик диаметром 5 мм. Направление шарика перед попаданием в щель перпендикулярно щели. Сколько раз шарик ударится о стенки, пока не достигнет пола? Считать абсолютно упругим удар шарика о стенку и для каждого столкновения выполняется закон отражения. Построить траекторию движения шарика.

1 .7. Две абсолютно гладкие стальные плиты высотой 1,00 м помещены рядом и образуют щель шириной 5 см. В щель попадает горизонтально движущийся со скоростью 1,5 м/с стальной шарик диаметром 5 мм. Направление шарика перед попаданием в щель перпендикулярно щели. Сколько раз шарик ударится о стенки, пока не достигнет пола? Считать абсолютно упругим удар шарика о стенку и для каждого столкновения выполняется закон отражения. Построить график скорости движения шарика и траекторию движения шарика.

1.8. Бетонобойный снаряд массой 7100 кг, попадая в плотный глинистый грунт, пробивает туннель длиной около 12 м и диаметром около метра (измерения проведены защитниками города Севастополя в 1942 году). Определить время движения в грунте и ускорение снаряда, если известно, что начальная скорость снаряда 720 м/с, а угол возвышения ствола равен 45 градусов. Построить график зависимости скорости и ускорения от времени.

1.9. Волчок, имея постоянную угловую скорость 50 рад/с свободно падает с высоты 30,0 м. Сколько оборотов сделает волчок за время падения? Построить траекторию движения точки волчка, отстоящей от оси вращения на 10 см для начального и конечного участков падения длиной 1,0 м.

1.10. При разрушении плотин в Германии англичане во время второй мировой войны использовали ротационные бомбы highball, которые непосредственно перед сбросом раскручивали, причем ось вращения ориентировалась горизонтально (Брикхилл П., Беркер Р. Убийцы кораблей. Затопить Германию. М.: АСТ, 2001. -592 с.). Построить траекторию крайней точки бомбы радиуса 0,635 м, если высота полета 10 м, скорость самолета 400 км/час, скорость вращения бомбы 12 об/с.




Рис. 1.4. Кадры из фильма «Разрушители плотин» Дискавери, 2003.

2. Динамика поступательного движения
2.1. Определить ускорения тел и силу натяжения нити (рис.2.1). Массы тел равны кг, кг, кг, коэффициент трения , угол , Н. Постройте график зависимости ускорения от угла , определите направление движения, критический угол, при котором движение системы будет равномерным, какие при этом будут силы натяжения нитей.

2.2. Определить ускорения тел и силу натяжения нити (рис.2.1). Массы тел равны кг, кг, кг, коэффициент трения , угол , Н. Постройте график зависимости ускорения от угла , определите направление движения и угол, при котором ускорение системы будет максимальным.

2 .3. Определить ускорения тел и силу натяжения нити (рис.2.1). Массы тел равны кг, кг, кг, коэффициент трения , угол , Н. Постройте график зависимости ускорения от угла , определите направление движения, критический угол, при котором движение системы будет равномерным, какие при этом будут силы натяжения нитей.

2.4. Определить ускорения тел и силу натяжения нити (рис.2.1). Массы тел равны кг, кг, кг, коэффициент трения , угол , Н. Постройте график зависимости силы натяжения нити тела 1 и определите диапазон углов при которых движение системы будет равноускоренным ( ), если известно, что предел прочности нитей составляет 55 Н.

2.5. Глыба льда массой 20 кг скатывается с покрытой коркой льда наклонной крыши и падает с высоты 25 м. Определить безопасную зону, если известно, что длина пути пройденного телом по скату составляет 10 м, угол ската крыши (рис.2.2). Коэффициент трения (при 0 ⁰С). Построить траекторию движения глыбы льда.

2 .6. Глыба льда массой 25 кг скатывается с покрытой коркой льда наклонной крыши и падает с высоты 35 м. Определить безопасную зону, если известно, что длина пути пройденного телом по скату составляет 10 м, угол ската крыши (рис.2.2). Коэффициент трения (при -10 ⁰С). Построить траекторию движения глыбы льда.

2.7. Глыба льда массой 40 кг скатывается с покрытой коркой льда наклонной крыши и падает с высоты 35 м. Определить безопасную зону, если известно, что длина пути пройденного телом по скату составляет 10 м, угол ската крыши (рис.2.2). Коэффициент трения (при -20 ⁰С). Построить траекторию движения глыбы льда.

2.8. Техник, находясь на вершине сферического купола укрытия антенны радиолокационной станции (РЛС), случайно столкнул вниз суперсекретную деталь. Определить на каком расстоянии её надо искать, если начальная высота 25 м, начальная скорость 1 м/с, радиус купола 10 м, коэффициент трения 0.05. Постройте траекторию движения этой детали.

2.9.Автомобиль с полностью включенными тормозами может удержаться на шоссе с уклоном 45 градусов. Каков тормозной путь автомобиля на горизонтальной дороге при скорости движения 54 км/час. Постройте график зависимости «тормозной путь-скорость».

2.10. Тяговая мощность (мощность на крюке) трактора равна 30,0 кВт. С какой средней скоростью может тянуть этот трактор груженый прицеп массой 5,0 тонн на подъём 0,2 ( ) при коэффициенте трения 0,4? Постройте график средней скорости от массы прицепа.