1. На какой высоте земное притяжение будет на 70% меньше, чем на поверхности Земли?
2. Автомобиль, двигаясь с постоянным ускорением, прошел за 30 с расстояние 450 м и приобрел скорость 18 м/с . Какова была его начальная скорость?
3. Поезд начал тормозить при скорости 54 км/ч за 200 м от светофора. Масса поезда 2000 т. Сила трения 2 МН. На каком расстоянии от светофора (в м) он будет находиться через 10 с?
4. Во время краш-теста автомобиль на скорости 36 км/ч врезался в стену. В результате автомобиль укоротился на 62,5 см. Какую перегрузку испытал манекен? Под перегрузкой понимать отношение максимального веса тела к силе тяжести, которая на него действует.
5. Нарисуйте графики ускорения и перемещения тела, если график скорости имеет следующий вид. Все единицы даны в SI
https://static-interneturok.cdnvideo.ru/d83033a2-9e92-4de3-93fb-8481c59f1832?1503865268 фото к 5 заданию
1 задача.
F = g m1 m2 / R2, где F - сила тяготения, g - гравитационная постоянная, m1 - масса первого тела, m2 - масса второго тела, R2 - квадрат расстояния между ними.
Из условия получаем:
F1 = 0,3 F0, где F1 - сила тяготения во второй точке, F0 - сила тяготения в первой точке, 0,3 получилось из 100% - 70% = 30% или равно 0,3.
Пишем:
g m1 m2/R12 = 0,3 g m1 m2/R02, где R12 - квадрат расстояния между телами во второй точке, R02 - квадрат расстояния между телами в первой точке.
Сокращаем с обоих сторон уравнения одинаковые члены. Остаётся:
1/R12 = 0,3 / R02
Решаем уравнение относительно R12. Получаем:
R12 = R02/0,3
Извлекаем квадратный корень, решая относительно R1:
R1 = R0/SQRT(0,3), где SQRT - функция квадратного корня. Получаем:
R1 = R0/0,5477225575051661134569697828008 = 1,825741858350553711523232609336 R0.
Это и есть решение в общем виде, независимо от масс тел и расстояния. Для того, чтобы притяжение между телами уменьшилось на 70% необходимо увеличить расстояние между ними в 1,825741858350553711523232609336 раза.
2 задача.
S = 450 м, t = 30 сек, v1 = 18 м/сек, где v1 - конечная скорость.
Пишем для расстояния формулу:
S = v0 t + a t2 /2, где v0 - начальная скорость, a - ускорение, t2 - квадрат времени. Но ускорение равно a = (v1 - v0)/t. Подставляем в формулу для S:
S = v0 t + (v1 - v0)/t t2 /2 = v0 t + (v1 - v0) t /2 (одно время во второй части сократилось).
Идём дальше:
S = v0 t + v1 t /2 - v0 t /2 = v0 t /2 + v1 t /2
Решаем относительно времени v0:
v0 t / 2 = S - v1 t /2
Подставляем цифры:
v0 30 / 2 = 450 - 18 30 /2 = 450 - 270 или 15 v0 = 180
Решаем относительно v0:
v0 = 180 /15 = 12 м/сек
Проверим:
a = (18 - 12)/30 = 0,2 м/сек 2 - ускорение равно 0,2 метра за секунду в квадрате. Подставим в S:
S = 12 * 30 + 0,2 * 30 * 30 / 2 = 360 + 90 = 450 метров. Верно.
Задача решена. Скорость начальная равна 12 метров в секунду.
3 задача.
V = 54 км/ч = 15 м/сек, F = 2000000 Н (сила торможения), m = 2000 тонн = 2000000 кг (масса поезда), t = 10 секунд (время дествия силы)
Закон изменения импульса:
dp = F dt, где dp - изменение импульса, dt - время действия силы F.
В тоже время:
dp = сумма изменений импульса, но так как тело в системе только одно, то
dp = m dv, где dv - изменение скорости тела.
Подставляем в формулу:
dp = F dt => m dv = F dt
Решаем относительно dv:
dv = F dt / m = 2000000 10 / 2000000 = 10 м/сек - настолько изменилась скорость за время действия силы (10 секунд).
Настолько изменилась скорость. Считаем ускорение:
a = -10 / 10 = -1 метр/сек2 - отрицательное ускорения, так как поезд тормозится.
Путь пройденный равен:
S = v0 t + a t t /2 = 15 10 - 1 10 10 / 2 = 150 - 50 = 100 метров.
200 - 100 = 100 метров.
Ответ: поезд будет от светофора в 100 метрах.
4 задача.
v = 36 км/ч = 10 м/сек, l = 0,625 м (насколько вмялась машина до останова).
Путь равен:
S = v0 t + a t2 /2, где v0 - начальная скорость, a - ускорение, t2 - квадрат времени.
Формула ускорения:
a = (v1 - v0)/t, где v1 - конечная скорость, v0 - начальная скорость.
Подставим её в S:
S = v0 t + (v1 - v0)/t t2 /2
Одно t сокращается. Получаем:
S = v0 t + (v1 - v0) t /2
Подставляем известные цифры:
0,625 = 10 t + (0 - 10) t /2
0,625 = 10 t - 5 t
0,625 = 5 t
Откуда время:
t = 0,625 / 5 = 0,125 секунды
Отсюда ускорение равно:
a = (0 - 10)/0,125 = 80 м/сек2 или 80/9,71 (средняя величина земного ускорения) = 8,2389289392378990731204943357364 g
Ответ: 8,2389289392378990731204943357364 g перегрузка.
5 задача.
К сожалению решить не могу, так как в системе не стоит графический редактор. На деле там просто.