ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ. Задачи физика готовые. Решение g 9, 8 н кг t 19. 6 8221 c

• Название: Решение g 9, 8 н кг t 19. 6 8221 c
• Анкор: ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ
• Дата: 10.12.2020
• Размер: 1.11 Mb.
• Имя файла: Задачи физика готовые.doc
• Тип: Решение; #159024
• страница: 1 из 5

Задачи

1. 
   Два тела брошены вертикально вверх из одной точки с интервалом времени 2 сек. с одинаковой скоростью 19,6 м / с. Через какое время тела столкнутся?
   

Решение:

g=9,8 Н/кг

t= = 19.6/9.8-2/2=1 c.

h = = 19,6² /(2*9,8)- (9,8*2²)/ 8 = 19,6- 4,9= 14,7 м.

Ответ. 14,7 м.

2. 
   Начальная скорость брошенного камня равна v0 = 10 м / с. а спустя t=0,5 с скорость камня равна V =7 м/с. На какую высоту над начальным уровнем поднимается камень?
   

v0=10 м/с v=7 м/с t=0.5 с

Решение:

Максимальная высота подъема тела, брошенного под углом к горизонту, может быть найдена из общей формулы пути при равнопеременном движении в проекции на вертикальную ось



с учетом, что в наивысшей точке траектории отсутствует вертикальная составляющая скорости vy=0, а  :

. (1)

Неизвестную проекцию начальной скорости на вертикальную ось v0y можно найти из формулы скорости при равнопеременном движении  в проекции на вертикальную ось:

 (2)

и теоремы Пифагора для полной скорости в начальный момент времени и спустя время t после начала движения:

  , (3)

   . (4)

Здесь учтено, что проекция скорости на горизонтальную ось   не изменяется, так как  . Вычтем почленно (4) из (3), и с учетом (2) получим:

. (5)

Из (5) находим v0y:

.

Далее из (1) находим высоту подъема:



Ответ: h=2.99 м

3.Две гири массой 3 кг н 5 кг висят на концах нити, перекинутой через невесомый блок, причем в начальный момент легкая гиря находилась на 2 м ниже тяжелой. Определить время, через которое гири окажутся на одной высоте.

Решение:


Второй закон Ньютона  для первой гири



где равнодействующая сила

 

Проекции на ось У

У: 

 Выразим силу натяжения нити

 

Второй закон Ньютона  для второй гири

 

где равнодействующая сила

  

Проекции на ось У

У:

Подставим выражение для силы натяжения нити

  

и найдем ускорение системы

                                       

а= 9,8* 5-3/3+5=2,45 м/с2

Гири окажутся на одинаковой высоте, когда пройдут путь

h1=h2=2/2=1 м

Перемещение гири за время t

 

Время перемещения



t=

Ответ: t=0,9 с.
4. Расстояние между центрами Земли н Солнца равно 15* 10⁷ км Земля обращается вокруг Солнца со скоростью приблизительно 30 км/с. Как велика масса Солнца?

Решение:



М=

где   - - центростремительное ускорение,тростремительное


- расстояние от Земли до Солнца


Ответ. 2*10³⁰ кг.
5 Какую скорость приобретает шарик, скатившись с наклонной плоскости и высотой 0.5 м (учесть момент инерции шарика)?

Решение:



=

Ответ. 2,64 м/с.
6.Граната, летящая со скоростью 10 м/с, разорвалась на дна осколка. Больший осколок, вес которого составляет 60% веса всей гранаты. продолжал двигаться в прежнем направлении, но с увеличенной скоростью, равной 26 м/с. Найти скорость меньшего осколка.

Решение:



Закон сохранения импульса (ЗСИ): импульс системы остается постоянным при любых взаимодействиях внутри системы, или импульс системы граната до взрыва равен импульсу этой системы после взрыва граната:

 

Проекция на ось x:



Скорость второго осколка



U2 = 0,6m*26-m10*/0.4m= 14 м/с

Ответ: 14 м/с.

7. Найти число молекул азота в 1 см³при нормальных условиях и обладающих скоростью: а) между 99 м/с и 101 м/с; б) между 499 м/с и 501 м/с.

Решение:

1)норм условия: po=10⁵ Па;   V=1см³=10^-3м³  Mr(N2)=28   v1=99м/с   v2=101м/с

уравнение клаузиуса po=nmo(v²)/3

n=N/V - концентрация вещ-ва

масса молеулы азота mo=1aem*Mr(N2)=

1.66*10^{- 27}*28=46.48*10^-27 кг

средняя квадратичная скорость v²=(v1²+v2²)/2=(99²+101²)/2=10001

тогда po=Nmo(v²)/3V

N=3poV/mo(v²)=3*10⁵*10^-3/46.48*10^-27*10001=645*10²⁰ молекул
2) норм условия: po=10⁵ Па;   V=1см³=10^-3м³  Mr(N2)=28   v1=499м/с   v2=501м/с

уравнение клаузиуса po=nmo (v²)/3

n=N/V - концентрация вещ-ва

масса молеулы азота mo=1aem*Mr(N2)=

1.66*10^{- 27}*28=46.48*10^-27 кг

средняя квадратичная скорость v²=(v1²+v2²)/2=(499²+501²)/2=250001

тогда po=Nmo(v²)/3V

N=3poV/mo (v²⁾ =3*10⁵*10^-3/46.48*10^-27*250001=258*10²⁰ молекул

Ответ: 645*10²⁰; 258*10²⁰

8. Определить молярные теплоемкости газа, если его удельные теплоемкости

Сv= 10,4 кДж/(кг*К) и Ср= 14,6 кДж/(кг*К)

Решение:



Ответ: 29,2 Дж/мольК; 20,8 Дж/мольК.
9.Объем водорода при изотермическом расширении увеличился в n= 3 раза. Определите работу А. совершенную газом и теплоту, полученную при этом. Масса m водорода равна 200 г.

Решение:



Ответ. 0,274 МДж.


10. Водород массой m=40г, имевший температуру T=300К, адиабатически расширяется увеличив объем в n1=3раза. Затем при изотермическом сжатии объем газа уменьшился в n2=2раза. Определить полную работу А, совершенную газом, и конечную температуру Т газа.

Решение:

Температуры и объемы газа, совершающего адиабатный процесс,
связаны между соотношением

Т2/Т1 = 1/n1^y-1

n1= V2/V1

где y – отношение значений теплоемкости газа при постоянном давлении и постоянном объеме; 

Отсюда получаем следующее выражение для конечной температуры: 

T2=T1/n1^y-1 

Работа А1 газа при адиабатном расширении может быть определена по
формуле 

A1=m*i/2M*R(T1-T2)

 Работа А2 газа при изотермическом процессе может быть выражена в виде

 A2=m/M*R*T2*ln(1/n2)

n2= V2/V3

Произведем вычисления с учетом, что для водорода как двухатомного газа
y=1,4, i=2 и М=2·10-3 кг/моль: 

 T2=300/2^0.4=227.357 K

 A1=9,099 КДж

А2= -18.086 КДж

Ответ. 18.086 КДж
11.Азот массой 0,1 кг был изобарно нагрет от температуры 200 К до температуры 400 К. Определить работу, совершённую газом, полученную им теплоту и изменение внутренней энергии азота.

Решение.
Запишем первый закон термодинамики.

Q = А + ∆U   (1).

Работа совершаемая этим газом при расширении при изобарном процессе определяется по формуле:

А = ν∙R∙∆Т, А = ν∙R∙(Т₂ – Т₁)   (2).

Газ двухатомный i = 5, R = 8,31 Дж/моль∙К, R – универсальная газовая постоянная, М – малярная масса молекулы азота, М(N₂) = 28∙10^-3 кг/моль.
А = 5935,7 Дж.
Запишем формулу для вычисления изменения внутренней энергии:

ΔU=ι2⋅ν⋅R⋅(T2−T1)  (3).

∆U = 14839,28 Дж.
Подставим (3) и (2) в (1) определим какое количество тепла было сообщено газу:

Q=A+52⋅A=72⋅A.

Q = 20774,9 Дж. 

Ответ. А = 5935,7 Дж. ∆U = 14839,28 Дж. Q = 20774,9 Дж. 

12. Какой наибольшей скорости v может достичь дождевая капля диаметром D = 0,3 мм? Диаметр молекул воздуха σ = 0,3 нм. Температура воздуха t = 20 °С. Считать, что для каждой дождевой капли справедлив закон Стокса.

D = 0,3 мм = 3·10^-4 м           

σ = 0,3 нм = 3·10^-10 м

Т = 20 °С = 293 К       

v -?

Решение:

На падающую каплю действуют три силы: сила тяжести, направленная вниз, сила Архимеда и сила внутреннего трения, направленные вверх.

2-й закон Ньютона запишется в виде

                           (1)

т.к. капля движется с постоянной скоростью, т.е с нулевым ускорением.

Равнодействующая в (1) запишется в виде

          (2)

Проекция 2-го закона Ньютона на ось Y

         (3)

Распишем все силы в (3)

    (4)

    (5)

Сила Стокса

                (6)

где коэффициент вязкости

                   (7)

Плотность выражаем из уравнения Менделеева-Клапейрона

                         (8)

Средняя длина свободного пробега молекул

                 (9)

 

Концентрацию молекул выразим из уравнения, связывающего p и n

                        (10)

                          (11)

(11) в (9):

 

                (12)

 

Средняя арифметическая скорость

                   (13)

(8), (13) и (12) в (7):

   (14)

(14) в (6):

     (15)

(4), (5) и (15) в (3):

           (16)

Из (16) находим скорость



Ответ: 
13 Вычислить величину теплового потока из недр Земли, если в пласте с теплопроводностью =3 Вт/Км, величина геометрического градиента Г=0,02 к/м. Найдите разницу температур в таком пласте на глубинах h1=1890 м и h2 =2030 (м). Вычислите геотермическую ступень для такого значения 0,02 к/м.

Решение:

Геотермический градиент показывает изменение температуры в разрезе с увеличением глубины на 100 м

G=(t₂-t₁)*100/(H₂-H₁), где H – глубина, t – температура

0,2=(t₂-t₁)*100/(2030-1890)

0,2=(t₂-t₁)*0,71

(t₂-t₁) = 0,71/0,2=3,55°C

Геотермическая ступень – расстояние по вертикали, на которое температура изменяется на 1°C

g= (H₂-H₁)/(t₂-t₁)

g= 140/3.55=39.43 м/с

Ответ. 3,55°C, 39.43 м/с.

14 Точечные заряда Q1 =20НКл и Q2= -10 НКл находятся на расстоянии а= 5 см друг от друга. Определить напряженность поля в точке, удаленной на r1 =3 см от первого и r2=4 от второго заряда, определить также силу F, действующую в этой точке на точечный заряд Q=1 мкКл.
Ответ. 210 Н.
15.Три одинаковых точечных заряда Q1=Q2=Q3=2 нКл находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной а=10 см. Определять по величине и направлению силу F на один из зарядов со стороной двух других.

Решение:



Ответ.6,23 мк Н.

16 В вершинах квадрата находятся одинаковые заряды Q1=Q2=Q3= Q4= 8*10-10 Кл. Какой отрицательный заряд нужно поместить в центре квадрата, чтобы сила взаимного отталкивания положительных зарядов была уравновешена силой притяжения отрицательного заряда



Ответ. 7,66*10^-10Кл

17. На расстоянии d=20 см находятся два точечных заряда: Q₁=–50 нКл и Q₂=100 нКл. Определить силу F, действующую на заряд Q₃=–10 нКл, удаленный от обоих зарядов на одинаковое расстояние, равное d.