Вопросы по теме «Динамика»

 

1. Если тело является свободным (что это значит), то как оно может двигаться?

 

Свободное тело - тело, на которое действуют силы с равнодействующей равной 0.
Тогда а=0 => скорость тела постоянна либо равна 0

 

2. Имеется ли принципиальное различие между СО связанной с Землей и СО связанной с самолетом, делающим вираж?

 

Первую систему можно считать инерциальной, центростремительное ускорение есть, но настолько мало, что им можно пренебречь. Во второй этого делать нельзя, так как ускорение ощутимо, эта система неинерциальна.

 

3. Почему второй закон Ньютона называют основным законом динамики?

 

Этот закон постулирует (проще говоря, предполагает) существование инерциальных систем отсчёта. А дальнейшие законы динамики формулируются именно в этих инерциальных системах отсчёта.

 

4. Поясните, как строятся экспериментальные графики в физике на примере зависимости силы упругости от деформации.

 

Чтобы построить график, необходимо провести несколько экспериментов и зафиксировать значения. Для этого нужен пружинный динамометр и несколько грузиков. Берём динамометр и подвешиваем на нём один груз. Фиксируем значения силы упругости и деформации пружины. Затем проводим те же самые действия, добавляя грузики несколько раз. Отмечаем точки на графике, основываясь на данных, полученных из экспериментов и соединяем их.

 

5. Как измерить массу тела в условиях невесомости?

 

1. Раскрутить это тело. Тогда, зная параметры вращения и измерив центробежную силу, мы узнаем его массу (F=mv2/r)

2. (Для небольших масс) Использовать линейный или крутильный пружинный маятник. Предмет, масса которого неизвестна, закрепляется на конце пружины, жесткость которой известна. Он оттягивается и отпускается, и начинаются колебания. T=2пи×корень из m/k

3. Закон сохранения импульса. Пульнуть чем-нибудь с известной массой по измеряемому телу и посмотреть на сие взаимодействие. При возможности измерить относительные скорости до и после пуляния мы сразу получим все данные, используя закон сохранения импульса и энергии.
4. К измеряемой массе ещё можно прицепить реактивный двигатель с известной тягой и посмотреть, как быстро будет разгоняться тело. Отсюда снова получим массу.

5. (для больших объектов - планет, звезд) массу Солнца можно определить с некоторой точностью, исходя из параметров орбиты планеты, обращающейся вокруг него (это если считать, что масса планеты много меньше массы Солнца). Аналогично, для других объектов, относительно тех, которые намного меньшей массы.

 

6. Находились ли вы когда-нибудь в состоянии невесомости?

 

Тело будет находиться в невесомости, если оно не действует на опору или подвес (соответственно опора или подвес тоже на тело не действуют).

Примеры: состояние свободного падения, тело, вращающееся вокруг планеты.

 

7. О ветровое стекло движущегося автомобиля ударился комар. Сравните силы, действующие на комара и на ветровое стекло во время удара. Почему комар пострадал сильнее?

 

По третьему закону Ньютона, силы действующие на комара со стороны автомобиля и на автомобиль со стороны комара равны.

Но ускорения, возникающие при действии двух равных по модулю сил сильно отличаются из-за огромной разности масс. Т.е. действие силы со стороны комара практически никак не скажется на скорости автомобиля, а действие силы со стороны автомобиля остановит комара и впечатает его в стекло

 

8. Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытащил себя за волосы из болота. Обоснуйте невозможность этого.

 

Это противоречит 3 закону Ньютона. Никакие внутренние силы не могут сообщить телу движение. Они могут сместить отдельные части тела, а его центр тяжести остаётся на месте. Силы взаимодействия между телами замкнутой системы не могут изменить положения центра масс системы.

 

9. С сортировочной горки скатываются два одинаковых ящика: один пустой, другой полный. Какой ящик будет иметь большую скорость у подножия? Какой откатится дальше по прямолинейному горизонтальному участку после горки и почему?

1) Ускорение не зависит от скорости

2) Полный откатится дальше, так как масса – мера инертности тела, поэтому чем больше масса, тем сильней тело стремится сохранить свою скорость.

 

10. Почему скорость автомобиля, движущегося по горизонтали не возрастает бесконечно, хотя сила тяги мотора действует постоянно?

 

Из-за внешних факторов таких как сопротивление ветру, сила трения, мотор не может работать на износ

 

11. Первоклассник и старшеклассник стоят на полу и тянут друг друга за руки. Одинаковые ли силы действуют на одного и на другого? Перечислите условия, когда первоклассник может перетянуть старшеклассника.

 

По 3 закону на них действуют одинаковые силы

Первоклассник перетянет с помощью взаимодействия внешних сил

 

 

12. Космонавт Макс прыгает со стула, держа в руках гирю массой m сначала на Земле, затем на Луне. Как будет отличаться сила, с которой гиря давит на руку человеку пока он находится в воздухе?

 

Сила, с которой гиря давит на руку на Луне равна силе на Земле, т.к. при прыжке ускорение космонавта равна ускорению гири. Сумма сил гири относительно Макса будет равна нулю в обоих случаях, потому что движение человека и гири происходит с одинаковым ускорением относительно крупного космического объекта, а следовательно ускорение гири относительно Макса равно нулю.

 

13. Зачем на нижней поверхности лыж делается продольная выемка?

       Выемка (паз) нужна для твердого скольжения по лыжне. что бы лыжами легче было     

       управлять. и чтобы лыжи не кидало из стороны в сторону

 

14. Почему не приближаются друг к другу предметы в комнате, несмотря на гравитационное притяжение?

 

Эти силы (гравитационное притяжение) очень малы по сравнению с другими силами, действующими на эти предметы, например, по сравнению с силами их притяжения к Земле или с силой трения.

 

15. Опишите опыты Галилея и Ньютона по свободному падению тел.

 

Галилей сбросил с Пизанской башни 2 разных по массе тела, в результате чего, оба тела приземлились одновременно. Таким образом, Галилей опроверг теорию Аристотеля, которая гласила, что скорость падения пропорциональна массе тела.

 

Опыт Ньютона: на одном из концов герметичной прозрачной трубки лежит 2 тела: пушинка и дробинка. Если трубку перевернуть, то дробинка раньше пушинки достигнет другого конца трубки. Это связано с тем, что в воздушном пространстве, на тело действует сила сопротивления воздуха, которая влияет на характер движения тела

 

16. Расскажите о реактивном движении. Перечислите основные успехи нашей страны в освоении космоса.

 

Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия реактивной двигательной установки с истекающей из сопла струёй расширяющейся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией. В основу возникновения реактивной тяги положен закон сохранения импульса.

Успехи нашей страны в освоении космоса:

 

1. Самый длительный полет человека в космосе

2. Самый длительный период космических стартов и возвращений без человеческих жертв

3. Первый в мире человек, вышедший в открытый космос

4. Первый человек, полетевший в космос

 

17. Какие простые механизмы вы знаете? Дают ли они выигрыш в силе? В работе силы?

 

Рычаг, блок, наклонная плоскость, колесо...Дают выйгрыш в силе. Не дают выйгрыш в работе силы.

 

18. Приведите примеры проявления трения.

 

Сила трения в быту:

* мы можем писать на бумаге

* вещи, стоящие на вашем столе, не улетают от малейшего сквозняка

* одежда, которая висит на вашем стуле или плечиках в шкафу

* вы можете водите компьютерной мышкой по коврику

* вы с трудом двигаете шкаф, т.к. есть сила трения

* но если случайно разлить подсолнечное масло на кухне, любой входящий будет скользить, т.к. уменьшится сила трения об пол, но аккуратнее, не упадите сами:)

* ковер сильно уменьшает силу трения

* смазывание петлей дверей

* музыкальные инструменты

 

Сила трения в технике:

* автомобиль может тормозить

* на севере люди передвигаются на санках и лыжах - так быстрее, т.к. меньше сила трения

* езда на велосипеде

* любые смазанные детали работают лучше

* в шарикоподшипниках возникает сила трения качения

* колеса с шипами или даже с цепями

* механизмы для передачи или преобразования движения с помощью трения, т.н. фрикционные механизмы

 

Сила трения в природе:

* мы можем ходить по земле

* белки прыгают по веткам деревьев

* ленивец висит на ветке

* птичка может присесть на ветку

* вода точит камень

* образование планет и комет

* идет дождь и вода стекает в низину, хотя камень лежит и не скатывается в низину (у воды сила трения меньше, чем у камня)

* огромные валуны лежат на краях скал и не падают вниз - их держит сила трения

 

19. Каковы условия плавания тел. Воздухоплавание и водный транспорт.

 

Условия плавания тел следуют из закона Архимеда: Если выталкивающая сила больше, чем вес тела, тело всплывает до тех пор, пока эти силы не уравновесятся. Если выталкивающая сила равна весу тела, тело плавает в любой точке жидкости. Если выталкивающая сила меньше веса тела, тело тонет.

 

При воздухоплавании тело перемещается по воздуху вертикально или горизонтально, потому что оно легче воздуха,и архимедова сила больше его.

Тело, имеющее полости, куда жидкость не проникает при плавании, вытесняет такой же объем жидкости, как и сплошное тело. Поэтому и выталкивающая сила для такого тела та же, что и для сплошного. Но масса тела с полостями меньше. Вытесненный объем жидкости оказывается больше объема, занятого веществом тела плотностью ρ (рис. 1). Поэтому оно может плавать даже в том случае, если ρ > ρ ₀. Так, стальной корабль вытесняет объем воды во много раз больший, чем объем стали, из которого сделан корпус судна. Вес воды, вытесняемой подводной частью, равен силе тяжести, действующей на корабль с грузом.

 

20. Расскажите о передаче давления газами и жидкостями. Закон Паскаля. Применение закона Паскаля в гидравлических машинах.

 

Закон Паскаля гласит: "Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа одинаково по всем направлениям".