Тема 1. Основы кинематики

УЧЕБНИК

Профиль соц-гум.

 

Структура

Тема 1. Основы кинематики.

1. Перемещение. Относительность движения.

2. Прямолинейное равномерное движение

3. Ускорение

4. Перемещение при равноускоренном движении

5. Уравнение скорости и движения.

6. Свободное падение тел.

   Движение тела, брошенного вертикально вверх.

7. Движение по окружности с постоянной скоростью

   Скорость. Центростремительное ускорение.

 

 

Тема 2. Основы динамики.

 

1. Второй закон Ньютона.

2. Закон всемирного тяготения.

3. Движение искусственных спутников.

4. Закон Гука. 

5. Вес тела, движущегося с ускорением.

6. Сила трения скольжения.

7. Движение под действием нескольких сил.

 

 

Тема 3. Законы сохранения.

 

1. Импульс тела. Закон сохранения импульса.

2. Механическая работа.

3. Кинетическая энергия.  

4. Потенциальная энергия силы тяжести. 

5. Потенциальная энергия силы упругости. 

6. Мощность.

7. Закон сохранения энергии. КПД.

 

 

I. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

I.1. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ.

1. Масса молекул. Количество вещества. 

2. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.

3. Энергия теплового движения молекул. Зависимость давления газа от концентрации молекул и температуры.

4. Уравнение состояния идеального газа. (Уравнение Клапейрона-Менделеева.) Изопроцессы.

5. Влажность воздуха. 

6. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления.

7. Механические свойства твердых тел.

 

I.2. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ.

1. Внутренняя энергия одноатомного газа. Работа при изменении объема.

2. Уравнения теплового баланса.

3. Первый закон термодинамики. 

4. Тепловые двигатели. 

 

II. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА.

II.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.

1. Закон Кулона.   

2. Напряженность электрического поля.

3. Работа электрического поля при перемещении заряда. Связь между напряжением и напряженностью.

4. Электроемкость конденсатора. Энергия электрического поля.

 

II.2. ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

1.Сила тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление.

2. Последовательное и параллельное соединение проводников.

3. Работа и мощность тока.

4. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

 

II.3. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.

1. Сила Ампера.  

2. Магнитная индукция. Магнитный поток. 

3. Сила Лоренца.   

 

 II.4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗНЫХ СРЕДАХ.

1. Электрический ток в металлах. 

2. Электрический ток в жидкостях. 

3. Электрический ток в газах и вакууме. 

 

ОТВЕТЫ.  

 

                                                                                                                                      

 

Приложения.

 

Основные физические постоянные.

Ускорение свободного падения,                              g = 9,8 м/с²

Постоянная гравитационная,                                   G = 6,67´10^-11 Н´м²/кг²

1. Приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц.

Приставка	Обозначение	Множитель	Приставка	Обозначение	Множитель
Тера	Т	1012	Деци	д	10-1
Гига	Г	109	Санти	с	10-2
Мега	М	106	Милли	м	10-3
Кило	К	103	Микро	мк	10-6

 

2. Плотность веществ

Вещество	кг/м3	Вещество	Кг/м3	Вещество	Кг/м3
Свинец	11300	Бетон	2300	Ртуть	13600
Медь	8900	Кирпич	1800	Вода	4200
Сталь	7800	Песок	1800	Нефть	800
Олово	7300	Дуб	700	Воздух	1,29

 

3. Сведения о Солнце и планетах.

Название	Масса, кг	Ускорение, м/c2	Радиус, км	Расстояние, 109 м
				До Земли	до Солнца
Солнце	2´1030	270	700 000	150	--
Меркурий	3,3´1023	3,7	2 400	92	58
Венера	5,7´1024	8,8	6 000	56	108
Земля	6´1024	9,8	6 400	--	150
Марс	6,4´1023	3,7	3 400	78	228
Юпитер	19´1026	26	71 300	628	778
Луна	7,35´1022	1,6	1 700	0,38	149,62

4. Коэффициент трения скольжения.

Материал	Коэффициент трения	Материал	Коэффициент трения
Резина по бетону	0,75	Уголь по меди	0,25
Дерево по земле	0,71	Бронза по бронзе	0,20
Кирпич по кирпичу	0,56	Сталь по чугуну	0,15
Кожа по чугуну	0,65	Чугун по стали	0,13
Дерево по дереву	0,25 – 0,50	Сталь по льду	0,02

 

 

Тема 1. Основы кинематики.

 

1. Перемещение.

1.1. Мяч упал с высоты 2 м, отскочил от пола и был пойман на высоте 1 м. Найти путь и перемещение мяча?

1.2. Лодка проплыла по прямой линии 6 км, затем повернула назад и проплыла 2 км. Определите путь и перемещение лодки?

1.3. Стрела, выпущенная вертикально вверх пролетела 6 м, упала на дерево на высоте 4 м. Определите путь и перемещение стрелы?

1.4. Велосипедист, двигаясь по прямой улице, отъезжает от дома на 400 м. Затем он поворачивает назад и, проехав 700 м, останавливается. Определите путь и перемещение велосипедиста?

1.5. При тренировке футболист, двигаясь по прямой, отбегает от исходной точки на 12 м. Затем он поворачивает назад и, пробежав 20 м, останавливается. Определите путь и перемещение?

1.6. Шайба находится на расстоянии 5 м от заградительного борта. При ударе о борт шайба отскакивает по прямой от борта на расстояние 7 м. Найти путь и перемещение шайбы?

2.1. Автомобиль проехал по прямой улице 4 км до пересечения ее под прямым углом с другой улицей. Затем он повернул на вторую улицу и проехал по ней 3000 м. Определите пройденный путь и перемещение?

2.2. Фигурист проехал на катке круг радиусом 20 м. Чему будет равен пройденный путь и перемещение, когда он проедет половину круга?

2.3. Самолет летит на север 800 км, затем повернул на восток и пролетев 600 км совершил посадку. Определите путь и перемещение?

2.4. Автомобиль движется по кольцевой дороге радиусом 10 км. Чему равен путь и перемещение, если он проехал половину кольцевой дороги.

2.5. Самолет совершает фигуру "мертвая петля" (движение по окружности в вертикальной плоскости) радиусом 1,5 км. Чему равен путь и перемещение самолета, если он пролетает половину окружности?

2.6. Автомобиль, двигаясь по кольцевой дороге радиус которой 10 км, сворачивает с кольцевой дороге и проезжает к центру, а затем поворачивает под прямым углом и выезжает на кольцевую дорогу. Найти путь и перемещение автомобиля.

3.1. Тело переместилось из точки А(2;-4) в точку В(5;0). Найти перемещение и его проекции на оси координат?

3.2. Определите путь и перемещение точки на ободе колеса за 2 и 8 с, если радиус колеса 10 м и один оборот колесо совершает за 4 с.

3.3. Определите координаты конечного положения тела, если оно переместилось по направлению оси ОY из точки А (2,1) на 6 м.

3.4. Человек обходит спортивную площадку, размер которой 12´9 м, за 30 с. Определите путь и перемещение человека за 15 с и за 1 мин.

3.5. Тело переместилось из точки А(1;2) в точку В(5;-1). Найти перемещение и его проекции на оси координат?

3.6. Тело переместилось по траектории ABСD из точки А(-1;1) в точку D(3;4). Определите путь и перемещение тела? Координаты точек B(-1;5); C(3;5).

3.7. Тело перемещается по траектории ABCDA. Координаты точек A(2;1), В(2;8) C(5;8), D(5;1). Тело проходит путь 20 м за 1 мин. Определите путь и перемещение тела за 1 и 2 мин?

 

 

2. Равномерное прямолинейное движение. Относительность движения.

1.1. Трактор в течение 0,5 ч мин проехал путь 15 км, а следующее 20 км проехал за 40 мин. Определите скорость движения трактора? (км/мин)

1.2. Черепаха преодолела 80 см за 5 с. Какова скорость черепахи?

1.3. Самолет пролетает 360 км за 30 мин. Какая скорость самолета?

1.4. Конькобежец бежит в течение 50 с, преодолевает расстояние 700 м, а за следующие 3 мин проходит путь 1,8 км. Какая скорость конькобежца?

1.5. Улитка проползла 40 см за 280 с. Найти скорость движения улитки?

1.6. От Солнца к Земле свет проходит за 500 с, расстояние от Солнца до Земли 1,5´10⁸ км. Вычислите скорость света?

2.1. Трамвай ехал со скоростью 16 м/с. Найти путь трамвай за 3 мин?

2.2. Пешеход двигался со скоростью 2 км/ч. Какое время пешеход находился в движении, если он прошел 800 м?

2.3. Определите время полета самолета, если скорость полета 150 м/с и самолет переместился на 1080 км?

2.4. Трактор движется со скоростью 10 м/с в течение 0,5 часа. Какой путь проехал трактор?

2.5. Ракета летит со скоростью 8 км/с. Определите путь ракеты за 90 мин

2.6. Мотоциклист проехал 5 км со скоростью 0,5 км/мин и следующие 4,6 км за 6 мин. Вычислите среднюю скорость движения за все время движения.

3.1. Автомобиль 3 ч ехал со скоростью 60 км/ч, а затем 2 ч ехал со скоростью 40 км/ч. Какова средняя скорость автомобиля.

3.2. Лодка переплывает реку со скоростью 4 м/с. На какое расстояние будет снесена лодка. Ширина реки 200 м, скорость течения 1 м/с.

3.3. Вертолет двигался со скоростью 90 км/ч на север. С какой скоростью будет лететь вертолет, если подует восточный ветер со скоростью 10 м/с.

3.4. Два корабля движутся навстречу друг другу со скоростями 5 и 7 м/с. Второй корабль проходит мимо первого за 5 с. Найти длину второго корабля.

3.5. Воздушный шар подымается вертикально вверх со скоростью 2 м/с. Найти скорость шара, если подует западный ветер со скоростью 5 м/с.

3.6. Лыжник двигался первую половину дистанции со скоростью 6 м/с, а вторую половину со скоростью 4 м/с. Найти среднюю скорость на всей дистанции.

 

 

3. Ускорение.

1.1. Скорость поезда, отходящего от вокзала, увеличивается от 5 до 10 м/с в течении 10 секунд. С каким ускорением двигался поезд?

1.2. Каково ускорение автомобиля, если его скорость увеличивается с 2 м/с до 20 м/с в течении 20 с?

1.3. Определите ускорение велосипедиста, если за 5 с его скорость увеличилась от 1 до 3,5 м/с?

1.4. Автобус движется со скоростью 10 м/с начинает разгон в течении 30 с. Найти ускорение автобуса, если его скорость стала равной 25 м/с.

1.5. Самолет при разбеге увеличивает скорость от 10 до 50 м/с в течении 20 с. С каким ускорением двигался самолет?

1.6. Мотоциклист увеличивает скорость от 5 до 25 м/с в течении 10 с. Чему равно ускорение мотоцикла?

2.1. С каким ускорением движется автобус, если за 0,5 мин скорость его увеличилась с 36 до 90 км/ч?

2.2. Скорость троллейбуса, движущегося на подъеме с ускорением 0,2 м/с², уменьшается от 54 до 18 км/ч. Определите время подъема?

2.3. Автомобиль движется с ускорением 0,5 м/с². Какая скорость автомобиля через 0,5 мин, начальная скорость равна 9 км/ч.

2.4. Автомобиль двигался со скоростью 54 км/ч. Через 0,5 мин он остановился. Какое ускорение автомобиля.

2.5. Скорость поезда, движущегося на подъем с ускорением 0,2 м/с², уменьшается от 72 до 54 км/ч. Определите время подъема?

2.6. По графикам, приведенным на рисунках 1 а, б, в, г, охарактеризуйте соответствующие движения (вид движения, начальная скорость, ускорение, время движения).

U  м/с             U м/с               U    м/с                     U м/с

 10 -   1                        10 -    1         20 - - - -        4- 1

 

5 -  2 3                             5 -     2         10 - 1 2                  2- 2

0 | | | t,c   0 | | | |  0 | | | |          0 | | |

2 4 6                1 2 3 4        t,c       2 4 6  8 t,c         2 4 6 t,c

рис. 1а                              рис. 1б              рис. 1в                              рис. 1г

 

4. Перемещение при равноускоренном движении.

1.1. Троллейбус движется со скоростью 5 м/с начинает разгон в течении 10 с с ускорением 0,5 м/с². Определите путь разгона?

1.2. Самолет движется с ускорением 2,5 м/с² при этом увеличивает скорость с 50 м/с до 100 м/с. Какой путь разгона самолета?

1.3. Скорость поезда увеличилась с 15 м/с до 20 м/с. Определите путь разгона поезда, если его ускорение 0,5 м/с²?

1.4. При скорости 10 м/с мотоцикл начинает разгон с ускорением 1,2 м/с² в течении 8 с. Какой путь разгона мотоцикла?

1.5. Лыжник, движущийся со скоростью 3 м/с, начинает спускаться с горы с ускорением 0,8 м/с². Найдите длину горы, если спуск длился 20 с.

1.6. Показание спидометра тепловоза изменилось с 20 м/с до 15 м/с. Определите путь пройденный тепловозом, если его ускорение равно 0,5 м/с².

2.1. Теплоход плыл возле моста со скоростью 9 км/ч, на расстоянии 0,3 км от моста, начал разгон с постоянным ускорением 0,2 м/с². Найдите положение теплохода относительно моста через 2 мин после начала разгона.

2.2. Какую скорость приобретает самолет при разгоне на взлетной полосе длиной 1,25 км, движущийся с ускорением 1 м/с².

2.3. Автобус проезжает возле школы со скоростью 18 км/ч на пути 100 м, а затем начинает разгоняться с постоянным ускорением 1,2 м/с². Найдите положение автобуса относительно школы через 20 с после начала разгона.

2.4. Катер плыл 0,5 км от пристани равномерно со скоростью 18 км/ч, а затем начал разгон с постоянным ускорением 1,5 м/с². Найдите положение катера относительно моста через 1,5 мин после разгона.

2.5. При торможении автомобиля, движущегося со скоростью 54 км/ч тормоз- ной путь равен 25 м. Найдите ускорение автомобиля?

2.6. Начав торможение с ускорением 1,2 м/с², автобус прошел до остановки путь 15 м. Какова была его скорость перед началом торможения.

2.7. Лыжник скатывается с горы длиной 1,6 км в течении 40 с. Определите ускорение лыжника в конце спуска?

2.8. Какую скорость приобретает снаряд на пути 180 см, движущийся с ускорением 100 000 м/с².

2.9. Пуля, летящая со скоростью 600 м/с, ударяет в бревно и проникает в него на глубину 18 см. С каким ускорением двигалась пуля? Сколько времени двигалась пуля? Какова была ее скорость на глубине 6 см?

 

 

5. Уравнение  скорости  и  движения.

1.1. Скорость движения тела задана уравнением U = 3 - 2 t. Чему равны начальная скорость и ускорение тела?

1.2. Уравнение движения тела S = 15 t + 0,5 t². Чему равны начальная скорость и ускорение тела?

1.3. Скорость движения тела задана уравнением U = 10 + 1,5 t. Чему равны начальная скорость и ускорение тела?

1.4. Уравнение движения тела имеет вид S = 5 t - 0,25 t². Чему равны его начальная скорость и ускорение?

1.5. Уравнение скорости тела имеет вид v = 20 - 1,5 t. Чему равны начальная скорость и ускорение тела?

1.6. Движение тела задано уравнением S = 10 t + 1,2 t². Чему равны начальная скорость и ускорение тела?

2.1. Уравнение движения тела имеет вид S = 100 + 15 t - 0,25 t². Как движется тело? Определите перемещение тела за 20 с?

2.2. Скорость движения тела задана уравнением U = 2 + 0,5 t. Чему равна скорость тела в конце 10 с? Как движется тело?

2.3. По данным уравнения S = 5 t + 0,5 t², определите ускорение и перемещение тела за 10с?

2.4. С каким ускорением движется тело, если его скорость задана уравнением U = 15 - 5 t. Чему будет равна скорость тела через 3 с.

2.5. По данным уравнения S = 10t - 1,5t², определите перемещение тела за 10 с?

2.6. Как движется тело, если его скорость задана уравнением U = 20t. Определите скорость тела через 7 с?

3.1. Скорость движения тела задана уравнением U = 5 + 3t. Чему равны начальная скорость и ускорение тела. Постройте график скорости движения тела и определите его скорость в конце 5 секунды?

3.2. Уравнение движения тела S = 10t - 0,5t². Запишите формулу для скорости тела и вычислите перемещение тела за 5 с?

3.3. Уравнение движения тела S = 15t + t². Запишите формулу для скорости тела и вычислите перемещение тела за 4 с?

3.4. Скорость движения тела задана уравнением U = 10 - 2t. Чему равны начальная скорость и ускорение тела. Постройте график скорости движения тела и определите его скорость в конце 5 секунды?

3.5. Скорость движения тела задана уравнением U = 15 - 2t. Чему равны начальная скорость и ускорение тела. Постройте график скорости движения тела и определите его скорость в конце 6 секунды?

3.6. Зависимость пройденного пути от времени дается уравнением: X = 2 + 2t - 0,5t². Определите начальную скорость и ускорение, запишите уравнение скорости; определите положение тела через 3 с?

3.7. Уравнение движения материальной точки имеет вид: x = A + Bt + Ct², где A = 2 м, B = 1 м/с, C = - 0,5 м/с². Найти координату x, скорость и ускорение точки в момент времени t = 2 с.

 

 

6. Свободное  падение  тел.

Движение  тела,  брошенного  вертикально  вверх.

1.1. Определите высоту телевизионной башни, если тело выпущенное из руки достигает основание башни за 7 с?

1.2. Тело движется вертикально вверх с начальной скоростью 80 м/с Какую скорость имело тело через 4 с?

1.3. Груз бросили вертикально вниз с начальной скоростью 5 м/с. С какой высоты бросили груз, если он падал 6 с?

1.4. Тело бросили вертикально вниз с начальной скоростью 10 м/с. Какую скорость имеет тело в момент удара о землю, если время падения равно 2 с?

1.5. Найти глубину колодца, если камень достиг поверхности воды за 2 с?

1.6. Пуля при вылете из ствола имеет скорость 600 м/с. Определите максимальную высоту подъема пули при вертикальной стрельбе и скорость пули через 10 с? Сопротивлением воздуха пренебречь.

2.1. Тело бросили вертикально вниз с начальной скоростью 18 км/ч. Какую скорость имеет тело в момент удара о землю, если время свободного падения равно 0,5 мин?

2.2. Определите максимальную высоту подъема тела движущего вертикально вверх, если его начальная скорость равна 720 км/ч?

2.3. Снаряд, выпущенный из зенитного орудия, имеет скорость 1440 км/ч. Какую скорость имеет снаряд через 5 с?

2.4. С какой высоты упало тело, если в момент удара о землю тело имело скорость 360 км/ч? Падение считать свободным.

2.5. Определите высоту полета самолета, если сброшенный груз в момент удара о землю имел скорость 1080 км/ч?

2.6. Тело бросили вертикально вверх с начальной скоростью 90 км/ч. Определите максимальную высоту подъема и скорость тела через 2 с?

3.1. Тело падает с высоты 4,5 км. Определите его скорость в момент достижения поверхности земли?

3.2. С какой скоростью вода выбрасывается насосом вверх, если она достигает высоты 45 м?

3.3. За какое время тело, начавшее свое падение, пройдет путь 2 км?

3.4. С какой скоростью упадет на поверхность земли тело, падающее вертикально вниз с высоты 8 км?

3.5. Из пружинного пистолета выстрелили вертикально вверх. С какой скоростью вылетел шарик из пистолета, если он достиг высоты 5 м.

3.6. Какую скорость будет иметь тело при падении на поверхность земли с высоты 30 м, если его начальная скорость равнялась 5 м/с.

3.7. Над колодцем глубиной 10 м бросают вертикально вверх камень с начальной скоростью 14 м/с. Через сколько времени камень достигнет дна колодца?

 

 

7. Движение по окружности с постоянной скоростью.

1.1. Трамвай движется со скоростью 10 м/с по закругленному участку пути радиусом 100 м. Определите его центростремительное ускорение?

1.2. Круглая пила имеет радиус 0,3 м. Какова скорость зубьев пилы если период вращения пилы 0,05 с?

1.3. Хоккеист движется со скоростью 15 м/с по окружности радиусом 40 м. Определите его центростремительное ускорение?

1.4. Обруч имеет радиус 0,5 м, вращается с периодом 0,5 с. Определите скорость вращения обруча?

1.5. Автомобиль движется по закругленному участку шоссе радиусом 100 м со скоростью 20 м/с. Определите центростремительное ускорение.

1.6. Ротор турбины имеет радиус 0,4 м, период вращения равен 0,005 с. Какова скорость и ускорение концов лопаток ротора?

2.1. Тело движется со скоростью 54 км/ч по окружности радиусом 5 м. Определите период вращения тела?

2.2. Определите радиус колеса, если скорость вращения обода колеса 36 км/ч и центростремительное ускорение равно 400 м/с².

2.3. Определите скорость крайних точек шкива, диаметр которого 160 мм, если центростремительное ускорение равно 20000 м/с².

2.4. Определите частоту вращения для наждачного круга диаметром 50 см, если скорость вращения круга 360 км/ч?

2.5. Колесо мотоцикла имеет диаметр 80 см. Какая частота вращения колеса, если скорость движения мотоцикла 72 км/ч.

2.6. Центростремительное ускорение точек шлифовального круга 20 км/с². Определите скорость крайних точек круга, диаметр 360 мм.

3.1. Определите центростремительное ускорение колеса, диаметром 50 см, если период вращения равен 0,5 с?

3.2. Диаметр колеса водяной мельницы 4 м, за 2 мин совершает 30 оборотов. Определите скорость вращения колеса?

3.3. Ветряное колесо диаметром 5 м делает 40 оборотов за минуту. Определите скорость вращения колеса?

3.4. Ротор турбины вращается с частотой 2000 Гц. Определите центростремительное ускорение ротора, если его диаметр 30 см?

3.5. Колесо, диаметром 20 см, совершает 30 оборотов в минуту. Определите скорость вращения колеса?

3.6. Определите центростремительное ускорение колеса, диаметром 50 см, если за 0,5 часа колесо совершает 3600 оборотов?