расчетно-графическое задание по физике. ргз физ. Шифр группы) (подпись) (Ф. И. О

• Название: Шифр группы) (подпись) (Ф. И. О
• Анкор: расчетно-графическое задание по физике
• Дата: 22.04.2023
• Размер: 396.78 Kb.
• Имя файла: ргз физ.docx
• Тип: Документы; #1081084

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО науки и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По дисциплине Физика

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}
Выполнил: студент гр. ГНГ-22 Подопригорова А.А.

^{(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)}

Оценка:

Дата:

Проверил

руководитель работы: доцент Мацкевич Е.Е.

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2022

1. 
   Колеса радиуса R вращается с угловым ускорением  . Найти для точек на ободе колеса к концу n-ой секунды после начала движения: угловую и линейную скорости, тангенциальное, нормальное и полное ускорения, угол, составляемый вектором полного ускорения с радиусом колеса.
   

Дано: R=16 см = 0,16м =3 рад/с2 t=2 с

Решение:

;

, так как колесо начинает движение из состояния покоя - => ;

;

;

и з рисунка видно, что угол образованный вектором полного ускорения колеса и его радиусом, равен углу между вектором полного ускорения и вектором нормального ускорения, значит, его можно найти из треугольника ускорений:



Ответ: 6 рад/с; 5,76 м/с²; 0,48 рад/с²; 5,78 м/с²;

0,96м/с; 5 .

2. 
   Зависимость пройденного телом пути от времени дается уравнением: , где A, B, C - некоторые постоянные. Найти зависимость скорости и ускорения от времени; расстояние, пройденное телом, скорость и ускорение тела через время t после начала движения.
   

Дано: А = 4 В = 1 С = 1 t = 2c

Решение:







Ответ: ; .

3. 
   Груз массой m, привязанный к резиновому шнуру длиной , отклоняют на угол 90 градусов и отпускают. Найти длину резинового шнура в момент прохождения грузом положения равновесия. Жесткость шнура k.
   

Дано: кг K = 800

Решение:

В процессе движения на шарик действует сила тяжести, которая является консервативной и сила упругости. Рассмотрим работу силы упругости на всей траектории движения шарика: во время движения по дуге окружности вектор силы, направленный к центру окружности (против направления деформации), перпендикулярен вектору скорости, который направлен по касательной к окружности, значит, работа силы упругости на этом промежутке равна нулю. Однако по условию шнур растягивается, следовательно, будет происходить перемещение по вертикали на некую величину , модуль работы силы упругости станет равен: .



Тогда запишем закон сохранения механической энергии с учётом работы неконсервативных сил:



В момент прохождения шариком положения равновесия на него действует сила тяжести и сила упругости, центростремительное ускорение направлено к центру. Запишем второй закон Ньютона:



Мы имеем систему двух уравнений с двумя неизвестными, так как . Решим её:

















Ответ: 9,4 см.

4. 
   Карандаш длины l, поставленный вертикально, падает на стол. Какую угловую и линейную скорости будет иметь середина и верхний конец карандаша в момент падения?
   

Дано:

Решение:

Центр тяжести карандаша находится на высоте => .

, так как карандаш вращается вокруг неподвижной оси, момент инерции найдём по теореме Штейнера:

где момент инерции стержня: , =>

По закону сохранения механической энергии:

=> так как .

Отсюда:

Угловая скорость по определению есть: , в обоих случаях точки на карандаше проходят одинаковый угол ( ) за одинаковое время ( ), значит:

, соответственно .

Ответ: .

5. 
   Через блок, имеющий форму диска, перекинут шнур. К концам шнура привязали грузы массой m₁ и m₂ (m₁ > m₂). Масса блока m. Найти ускорение грузов .
   

Дано: m1=5кг m2=3кг m=4кг

Р ешение:

Момент инерции диска:



Двигаться диск с угловым ускорением заставляют моменты сил натяжения нити:





Запишем 2-ой закон Ньютона для каждого из грузов и выразим :








Подставим полученное выражение в уравнение для момента инерции диска:









Ответ: .

6. 
   На краю платформы массы M, имеющей форму диска, вращающейся вокруг вертикальной оси с частотой ₁ , стоит человек массой m. Когда человек перешел в центр платформы, она стала вращаться с частотой ₂ . Момент инерции человека рассчитывается как момент инерции материальной точки.
   

Дано: M=140кг m = 55кг

Решение:

Запишем закон сохранения момента импульса,









Ответ:

7. 
   Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Воздух при давлении p₁ и температуре T₁ занимает объем V₁. После изотермического расширения воздух занял объем V₂, после адиабатического расширения объем возрос до V₃. Найти: параметры пересечения изотерм и адиабат; работу, совершаемую на каждом участке цикла; полную работу за цикл; КПД цикла; количество теплоты, полученное в цикле от нагревателя, и количество теплоты, отданное холодильнику.
   

Дано: T1 = 380K V1 = 4 л V2 = 7 л V3 = 11 л p1 = 670 кПа 1)T=const 2)Q=0

P, V, T, A12, A23, A34, A, Qн, Qх - ?

Решение:

Координаты пересечения изотерм и адиабат:

Из уравнения Бойля-Мариотта для изотермического процесса:



Из..уравнения Пуассона для адиабатического процесса:







Температура холодильника:



Объём в конце изотермического сжатия:


Давление в конце изометрического сжатия:


Параметры пересечения изотерм и изобар:

1) p₁ = 6,7 Па; V₁ = 4 ; T₁ = 380 К

2) ; V₂=7 T₁ = 380 К

3) ; V₃ = 11 ;
4) ; V₄ = 6,3 ;
Работа на участке 1-2 при изометрическом расширении:


Работа на участке 2-3 при адиабатическом расширении (равно противоположному по знаку изменению внутренней энергии):


Работа на участке 3-4 при изотермическом сжатии:


Работа на участке 4-1 при адиабатическом сжатии (равна изменению внутренней энергии):


Полная работа:



КПД цикла:



Кол-во теплоты, полученное от нагревателя:



Кол-во теплоты, отданное холодильнику (из закона сохранения энергии):


Ответ:

8. 
   Найти изменение энтропии при превращении массы m льда ( T_л ) в пар ( T_п ).
   

Дано: m = 8 кг T1 = 260K Т3 = 378 К Т0 = 273 К Т2 = 373 К r =

∆S - ?

Решение:

1)Нагревание льда:



2)Плавление льда:


3) Нагревание воды:



4) Испарение воды:



5) Нагревание пара:





Ответ: .