Решение 18 задач. Постройте графики и определите графически расстояние между двумя телами, скорости тел, нормальное и тангенциальное ускорения спустя 2 с после начала движения

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

 

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 -0 ⁰С). Построить график траектории движения глыбы льда.

3.8. Человек, сидящий в лодке, бросает камень вдоль нее под углом 45 градусов к горизонту. Масса камня 10 кг, масса человека и лодки 100 кг, начальная скорость камня относительно берега 10 м/с. Найти расстояние между точкой падения камня и лодкой в момент, когда камень коснется воды. Считать, что во время полета камня, лодка движется равномерно со скоростью 0.5м /с. Построить график траектории движения камня и лодки.

4.9. Сплошной однородный маховик массой 200 кг и радиусом 200 мм вращается, совершая 20 об/с. С какой силой нужно прижать к нему тормозную колодку, чтобы он остановился за 5 с, если коэффициент трения равен 0.2? Определить работу торможения и построить график работы торможения от времени.

5.11. Буксир тянет баржу массой 50 тонн с постоянной скоростью 5 км/час;  при этом натяжение каната, связывающего буксир с баржей вдвое меньше того, при котором канат обрывается. При   в барже открывается течь и начинает поступать в трюм вода со скоростью 100 кг/с. Через какое время оборвется канат, если буксир продолжает тянуть баржу с постоянной скоростью? Считать, что сила сопротивления воды растет пропорционально весу баржи из-за увеличения ее лобового сопротивления, коэффициент пропорциональности .

6.2. Имеется прямоугольный треугольник, у которого катет м и угол между этим катетом и гипотенузой 30 градусов. Найти в системе отсчета , движущейся относительно этого треугольника со скоростью 0.866·с вдоль катета : а) соответствующее значение угла ; б) длину гипотенузы и её отношение к собственной длине. Построить поясняющий рисунок и указать актуальные величины.

7.4. В вертикальном закрытом сосуде с обоих торцов цилиндре находится массивный поршень, по обе стороны которого – по одному молю воздуха. При температуре 300 К отношение верхнего объема к нижнему равно 5. При какой температуре это отношение станет равным 3? Трение не учитывать. Построить график процесса.

8.5. Найти отношение числа молекул водорода, скорости которых лежат в пределах от 3000 м/с до 3050 м/с, к числу молекул, имеющих скорости в пределах от 1550 м/с до 1600 м/с, если температура водорода 573 К. Постройте график зависимости (см. пример 8.1), отметьте (заштрихуйте) искомые области, сравните их между собой и результатами расчетов.

9.4. В межзвездном пространстве содержится одна молекула в объеме 15 см³. Какова средняя длина свободного пробега молекул, если предположить, что это молекулы водорода? Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры.

10.6. В закрытом сосуде 100 г азота и 200 г кислорода. Найти изменение внутренней энергии этой смеси газов при охлаждении ее на 25 К. Постройте график процесса.

11.6. Цикл Карно совершается одним киломолем азота. Температура нагревателя 400⁰ С, холодильника 300⁰ С. Известно также, что отношения максимального объема к минимальному за цикл равно 10. Определить кпд цикла, количество теплоты, полученной от нагревателя и отданной холодильнику, а также работу за один цикл машины. Постройте график цикла Карно. Недостающие и непротиворечивые данные возьмите из условия задачи 11.1.

13.8. Плоский конденсатор содержит слой слюды толщиной 2 мм и слой парафиновой бумаги толщиной 2 мм. Найти разность потенциалов на слоях диэлектриков и напряженность поля в каждом из них, если разность потенциалов между обкладками конденсатора 220В. Диэлектрическая проницаемость слюды и парафинированной бумаги равна 7 и 2, соответственно. Начертить картину силовых линий в конденсаторе.

14.7. Найти объемную плотность энергии электрического поля в точке, находящейся: а) на расстоянии 2 см от поверхности заряженного шара радиусом 1 см; б) вблизи бесконечной заряженной плоскости; в) на расстоянии 2 см от бесконечно длинной заряженной нити. Поверхностная плотность заряда шара и плоскости 16.7 мкКл/м², линейная плотность заряда нити 167 нКл/м. Диэлектрическая проницаемость среды . Привести поясняющий рисунок и указать основные параметры 

16.9. Определите вращающий момент плоского контура прямоугольной формы со сторонами 10 и 20 см, помещенного в однородное магнитное поле индукцией 5 Тл.  По контуру проходит ток 2 А. Угол между вектором магнитного момента и вектором магнитного поля равен 45 градусов. Сделать детальный рисунок, на котором указать все векторы. Построить картину силовых линий индукции магнитного поля.

17.10. Электрон влетел в однородное электрическое поле, напряженность которого изменяется по гармоническому закону амплитудой 100 В/см и частотой 1 МГц. Начальная скорость частицы направлена перпендикулярно направлению силовых линий поля. Определить уравнение траектории частицы и длину пути, если электрон обладал начальной кинетической энергией 10 эВ и толщина области поля составляет 10 см. Построить траекторию движения электрона.

18.10. Найти период малых поперечных колебаний шарика массы 40 г, укрепленного на середине натянутой струны длины 1 м. Силу натяжения струны считать постоянной и равной 10 Н. Массой струны и силами тяжести пренебречь. Построить график зависимости .

19.14. Колебательный контур с собственной частотой кГц имеет добротность Q = 100. Рассчитайте емкость и индуктивность контура, если сопротивление, включенное в контур R = 5 Ом. Учесть, что в начальный момент времени заряд на конденсаторе был равен 1 нКл. Построить векторную диаграмму напряжений и привести графики .

20.2. При какой скорости поезда рессоры его вагонов будут особенно сильно колебаться под действием толчков колес о стыки рельс, если длина рельс 12.5 м, нагрузка на рессору 5.5 тонн и если рессора прогибается на 16 мм при нагрузке в 1 тонну? Построить амплитудно-частотную характеристику.