Zadania z fizyki 2012/13, lista III - praca, energia, prawa zachowania, dynamika i statyka bry l Praca i energia

1. Sanki ześlizguj¸

a si¸

e z pagórka, którego zbocze ma d lugość L i jest nachylone pod k¸

atem α do poziomu. Jak¸

a

odleg lość przeb¸

ed¸

a sanki na odcinku poziomym, jeżeli na ca lej drodze wspó lczynnik tarcia wynosi µ?

2. (*) Wyznaczyć potencja l jednowymiarowej si ly spr¸

eżystości ~

F (x) = (−kx, 0, 0) przyjmuj¸

ac warunek brzegowy

V (x = 0) = 0. Sprawdzić, korzystaj¸

ac z rowi¸

azania równania Newtona, że ca lkowita energia jednowymiarowego oscylatora harmonicznego, cz¸

astki o masie m, poruszaj¸

acej si¸

e pod wp lywem si ly spr¸

eżystości, jest zachowana.

3. (*) Rozwi¸

azać poprzednie zadanie dla przypadku sta lej (nie zależ¸

acej od po lożenia) si ly ~

F (x, y, z) = (F0x, F0y, 0) =

const.

4. Klocek o masie 250g spada na pionow¸

a spr¸

eżyn¸

e o sta lej spr¸

eżystości k = 2, 5N/m i ściska j¸

a o 12cm do osi¸

agni¸

ecia

przez klocek zerowej pr¸

edkości. Jaka praca zostaje wykonana nad klockiem przez si l¸

e cieżkości, a jaka przez si l¸

e

spr¸eżystości? Ile wynosi la pr¸

edkość klocka w chwili jego dotarcia do spr¸

eżyny?

5. Wyznaczyć minimaln¸

a pr¸edkość jak¸

a trzeba nadać cia lu znajduj¸

acemu si¸

e na powierzchni Ziemi, aby oddali lo si¸e ono z obszaru oddzia lywaia ziemskiego pola grawitacyjnego (drug¸

a pr¸

edkość kosmiczn¸

a).

prawa zachowania p¸

edu i energii, zderzenia

6. Pocisk o masie m lec¸

acy z prdkości¸

a v przebija nieruchomy wagon na ladowany piaskiem i wylatuje z pr¸

edkości¸

a

u. Wyznaczyć pr¸

edkość wagonu po tym zdarzeniu. Masa wagonu z piaskiem wynosi M .

7. Dwie kule, z których jedna spoczywa, a druga ma pr¸

edkość v0 zderzaj¸a si¸e, po czym poruszaj¸a si¸e wzd luż jednej prostej. Kula spoczywaj¸

aca ma mas¸

e trzykrotnie wi¸

eksz¸

a od poruszaj¸

acej si¸

e. Wyznaczyć pr¸

edkości kul po

zderzeniu spr¸

eżystym.

8. Na jak¸

a wysokość wzniesie si¸

e wahad lo o masie M , gdy utkwi w nim pocisk o masie m lec¸

acy poziomo z pr¸

edkości¸

a

v? Jaka ilość ciep la wydzieli la si¸

e podczas zderzenia?

9. Pocisk o masie m lec¸

acy z prdkości¸

a v wbija si¸

e w nieruchomy klocek o masie M leż¸

acy na stole i przymocowany

do ściany spr¸

eżyn¸

a o wspó lczynniku spr¸

eżystości k. Jak mocno ugnie si¸

e spr¸

eżyna?

Prawo zachowania momentu p¸

edu, dynamika i statyka bry l 10. (*) Wyznaczyć moment bezw ladności pr¸

eta o d lugości l i masie m wzgl¸

edem osi prostopad lej do pr¸

eta i prze-

chodz¸

acej przez jego: a) środek, b) koniec.

11. Drewniana listwa o d lugości l i masie M zwisa z sufitu zaczepiona na przegubie. W jej koniec wbija si¸

e pocisk o

masie m lec¸

acy poziomo z pr¸

edkości¸

a v0. Na jak¸a wysość wzniesie si¸e koniec listwy wraz z pociskiem? Ile ciep la wydzieli lo si¸

e podczas uderzenia pocisku?

12. Dwie tarcze o momentach bezw ladności I1 i I2 wiruj¸a na ich wspólnej osi symetrii z pr¸

edkościami k¸

atowymi ω1

i ω2 odpowiednio. W pewnej chwili górna tarcza spada na doln¸

a. Wyznaczyć pr¸

edkość k¸

atow¸

a tarcz, która si¸

e

ustali po ich po l¸

aczeniu i ilość ciep la wydzielonego w tym procesie.

13. Na brzegu poziomej tarczy o momencie bezw ladności I i promieniu R, wiruj¸

acej z pr¸

edkości¸

a k¸

atow¸

a ω stoi

cz lowiek o masie m. Wyznaczyć pr¸

edkość k¸

atow¸

a tarczy, która ustali si¸

e po przejściu cz lowieka do jej środka.

Jak¸

a prac¸

e musia l wykonać cz lowiek aby przejść na środek tarczy?

14. Dwie masy m1 i m2 s¸a doczepione do końców nici przewieszonej przez bloczek o masie M i promieniu R.

Wyznaczyć pr¸

edkość mas, po tym, jak przesun¸

a si¸

e one o odleg lość h.

15. Drabina o masie M stoj¸

aca na pod lodze jest oparta o idealnie g ladk¸

a ścian¸

e. Na jej szczycie stoi cz lowiek o masie m. Wspó lczynnik tarcia mi¸

edzy drabin¸

a a pod log¸

a wynosi µ. Pod jakim maksymalnym k¸

atem można

nachylić drabin¸

e wzgl¸

edem pionu aby nie ślizga la si¸

e po pod lodze?

Zadania oznaczone (*) rozwi¸

azywane s¸

a na wyk ladach jako przyk lady obrazuj¸

ace zagadnienia.

Andrzej Janutka

1