Задачи для самопроверки. 1. Основное уравнение движения известно (сила F равна сумме противосил, которые пишут справа от знака равенства)

1. Основное уравнение движения известно (сила F равна сумме противосил, которые пишут справа от знака равенства):

,

где F — сила,

M — масса,

V — скорость (ds/dt),

s — перемещение,

Квт — коэффициент вязкого трения,

С — жесткость упругой среды.

Как правильно сказать:

1) движение всегда будет таким, чтобы была равная противосила;

2) если приложена сила, то появится движение тела;

3) сила будет толкать тело, и потому оно будет двигаться.

Ненужное зачеркнуть.

2.

Тело массой M, имеющее вес G, покоится на поверхности.

Убрали мгновенно поверхность. Исчезнет ли противосила весу?

Да.

Нет.

Ненужное зачеркнуть.

3. Тело массой M, имеющее вес G, покоится на поверхности.

Убрали мгновенно поверхность.

Как будет двигаться тело после того, как убрали поверхность:

1) с ускорением g=10м/c²;

2) равномерно;

3) останется на месте.

Ненужное зачеркнуть.

4. Как будет двигаться система тел?

Один каток пустили по абсолютно гладкой поверхности, другой подвесили на весьма прочной нити. Сопротивлением воздуха пренебречь.

1) Будет двигаться равномерно;

2) будет двигаться с ускорением 10м/с*с;

3) будет двигаться с ускорением 5м/с*с;

4) будет двигаться с ускорением 15м/с*с.

Ненужное зачеркнуть.

5. Как будет двигаться система тел через достаточно большое время, когда переходный процесс закончится?

Рис. к задаче 5

Один каток пустили по абсолютно гладкой поверхности, другой подвесили на абсолютно прочной длинной нити и поместили в вязкую жидкость. Сопротивлением воздуха пренебречь.

1) Будет двигаться равномерно;

2) будет двигаться с ускорением 10м/с*с;

3) будет двигаться с ускорением 5м/с*с;

4) будет двигаться с ускорением 15м/с*с.

Ненужное зачеркнуть.

6. В безвоздушное пространство внесли тело со скоростью V, скользящее по абсолютно гладкой поверхности. Какая скорость тела будет через достаточно длительное время:

1) остановится, и скорость тела станет равной нулю;

2) останется той же и будет двигаться равномерно;

3) будет двигаться с ускорением 10м/с*с;

4) будет двигаться с ускорением 5м/с*с;

5) будет двигаться с ускорением 15м/с*с.

Ненужное зачеркнуть.

7. Как правильно записать расход топлива дизеля (с точки зрения теплотворной способности топлива):

1) 0,1 кГ/час;

2) 0,1 кг/час;

3) 0,1 кг/ час;

4) 0,1 кгс/ час.

Ненужное зачеркнуть.

8. К пружине с защелкой приложили силу 5 кг и мгновенно открыли защелку.

Как будет двигаться конец пружины:

1) останется в том же положении;

2) будет двигаться равномерно;

3) будет двигаться с ускорением 10м/с*с;

4) сделает скачок на 5 м;

5) сделает скачок на 1 м.

Ненужное зачеркнуть.

Рис. к задаче 8

9. Рассмотреть, какие силы и какое движение будет на участках пути с различными подъемами в случае, когда действуют источники силы и источники скорости. Считать, что вагон не имеет размеров (считать вагон материальной точкой, имеющей массу, но не имеющей размеров). Задачу решить самостоятельно и обсудить решение с преподавателем.

.

Рис. к задаче 9

11. Какими источниками являются поршневая помпа зачистки трюма и центробежный осушительный насос определенной производительности? Каковы важные для безопасности конструктивные особенности этих устройств?

В следующих задачах проверить правильность ответов.

12. Момент вращения — 100 Нм. Частота вращения — 300 об/мин. Какая мощность на валу? Ответ: 3140 Вт, 3,14 кВт.

13. Момент вращения — 100 кГм. Частота вращения — 300 об/мин. Какая мощность на валу? Ответ: 31400Вт, 31,4 кВт.

14. Мощность на гребном валу судна типа «Ладога» около 640 кВт. Частота вращения — 300 об/мин. Какой момент главного двигателя? Ответ: 20382 Нм, 2038,2 кГм.

15. По справочнику механизм имеет GD²=80 кГм².

Какой момент инерции механизма? Ответ: 20 кг м².

ЛЕТУЧКИ ПО МЕХАНИКЕ

1. ФИО, группа___________________________________________________

Тело бросили на идеальную поверхность без всякого трения с некоторой скоростью V.

Через100 с измерили скорость. Какая будет новая скорость v?

v<V.

v=V.

v>V.

Ненужное зачеркнуть.

2. ФИО, группа___________________________________________________

Тело весом G опустили в жидкость (глубина бесконечная, плотность жидкости везде одинакова). Спустя некоторое достаточно большое время измерили скорость погружения. Как будет двигаться тело?

С постоянной скоростью.

С ускорением.

Остановится.

Ненужное зачеркнуть.

3. ФИО, группа___________________________________________________

На борт внесли канистру с дизельным топливом весом 20 кГ.

Как грамотно оприходовать топливо с точки зрения его теплотворной способности?

20кГ,

20 кг,

20кгс?

Ненужное зачеркнуть.

4. ФИО, группа___________________________________________________

Как будет двигаться парашютист к Земле в момент отрыва его от самолета (пренебречь аэродинамическими эффектами)?

С ускорением 10 м/с².

Со скоростью 10 м/с.

С ускорением менее 10 м/с².

Ненужное зачеркнуть.

5. ФИО, группа___________________________________________________

Чем отличается вязкая среда от упругой среды?

В вязкой среде противосилы пропорциональны ускорению, а в упругой — перемещению.

В вязкой среде противосилы пропорциональны скорости, а в упругой — перемещению.

В вязкой среде противосилы пропорциональны перемещению, а в упругой — скорости перемещения.

Ненужное зачеркнуть.

6. ФИО, группа___________________________________________________

Что будет, если в идеальных условиях (без вязкого и других видов трения и потерь) раскрутить дизель-генератор и отключить топливо?

Остановится.

Будет вращаться с той же угловой частотой.

Пойдет в разнос.

Ненужное зачеркнуть.

7. ФИО, группа___________________________________________________

Что будет, если на закрепленной сверху пружине подвесить некоторую массу и поместить эту сборку в идеальные условия?

Масса будет падать с ускорением 10м/с*с.

Масса будет совершать бесконечное колебательное движение.

Масса будет двигаться с равномерной скоростью.

Масса со временем остановится в некотором равновесном положении.

Ненужное зачеркнуть.

8.ФИО, группа___________________________________________________

Что надо сделать, чтобы устранить колебания сборки, состоящей из закрепленной сверху пружины и подвешенной к ней массы?

Поместить в вязкую среду.

Увеличить массу.

Увеличить жесткость пружины.

Ненужное зачеркнуть.

9. ФИО, группа___________________________________________________

В некоторый момент масса на идеальной плоскости (без трения) в идеальных условиях (без вязкого трения окружающего пространства) находилась в покое. Что надо сделать, чтобы со временем масса двигалась с равномерной скоростью V?

Приложить силу и не прекращать ее действие.

Приложить силу до момента начала движения со скоростью V и затем прекратить ее действие.

Поместить массу в вязкую среду.

Ненужное зачеркнуть.

10. ФИО, группа__________________________________________________

В некоторый момент масса на идеальной плоскости (без трения) в идеальных условиях (без вязкого трения окружающего пространства) двигалась с равномерной скоростью V. Что надо сделать, чтобы со временем остановить массу?

Приложить силу в направлении, обратном скорости, и не прекращать ее действие.

Приложить силу до момента остановки и затем прекратить ее действие.

Поместить массу в вязкую среду.

Ответ в данном случае может быть не один.

Ненужное зачеркнуть.

11. ФИО, группа__________________________________________________

Видим массу в 2 кг, двигающуюся на идеальной поверхности в идеальных условиях с ускорением 20 м/с*с. Какая сила действует на массу?

10 Н.

2 кГ.

2 Н.

Ненужное зачеркнуть.

12. ФИО, группа__________________________________________________

Что такое диссипативная среда?

Инерционная.

Вязкая.

Упругая.

Ненужное зачеркнуть.

13. ФИО, группа__________________________________________________

Что такое диссипативная среда?

В ней противосилы пропорциональны скорости перемещения тела.

В ней противосилы пропорциональны ускорению.

В ней противосилы пропорциональны перемещению.

Ненужное зачеркнуть.

14. ФИО, группа_________________________________________________

Чем характерна диссипативная среда?

Работу только принимает и никогда ее не отдает.

Работу только отдает и никогда ее не принимает.

Работу отдает и принимает.

Ненужное зачеркнуть.

15. ФИО, группа__________________________________________________

Чем характерна инерционная среда?

Среда, в которой противосилы пропорциональны перемещению.

Среда, в которой противосилы пропорциональны скорости перемещения.

Среда, в которой противосилы пропорциональны ускорению.

Ненужное зачеркнуть.

16. ФИО, группа__________________________________________________

Чем характерна упругая среда?

Среда, в которой противосилы пропорциональны перемещению.

Среда, в которой противосилы пропорциональны скорости перемещения.

Среда, в которой противосилы пропорциональны ускорению.

Ненужное зачеркнуть.

17. ФИО, группа__________________________________________________

Чем характерна вязкая среда?

Среда, в которой противосилы пропорциональны перемещению.

Среда, в которой противосилы пропорциональны скорости перемещения.

Среда, в которой противосилы пропорциональны ускорению.

Ненужное зачеркнуть.

18. ФИО, группа__________________________________________________

Тело без массы (идеальное тело) движется со скоростью 10 м/с и через секунду его скорость 10 м/с.

В какой среде движется тело?

В вязкой.

В инерционной.

В упругой.

Ненужное зачеркнуть.

19. ФИО, группа__________________________________________________

Тело без массы (идеальное тело) мгновенно переместилось на 10 м и остановилось.

С какой средой связано тело?

С вязкой.

С инерционной.

С упругой.

Ненужное зачеркнуть.

20. ФИО, группа__________________________________________________

Тело с массой 1 кг двигалось со скоростью 10 м/с и через секунду его скорость стала 20 м/с. Какая сила действует на тело?

20 Н.

10 Н.

1 кГ.

Ненужное зачеркнуть.

21. ФИО, группа__________________________________________________

Машина «Волга». Ее мотор имеет мощность 100 л.с. Какая мощность мотора в кВт?

150.

75.

50.

Ненужное зачеркнуть.

22. Если быстро увеличить уставку частоты вращения ДГ, то рейка топливного насоса сначала выдвинется в сторону подачи топлива, а затем практически станет в прежнее состояние.

Чем объяснить такое движение рейки топливного насоса?

Компенсацией инерционного момента при разгоне ДГ и исчезновением этого момента при равномерном вращении в установившемся режиме.

Увеличением сопротивления трения при разгоне ДГ.

Уменьшением сопротивления трения при разгоне ДГ.

Ненужное зачеркнуть.

2. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

2.1. Заряд электричества

Заряд электричества — это объект, проявляющий свойство источника силы при взаимодействии с электрическим или магнитным полем (определение полей следует ниже). Различают положительные и отрицательные заряды электричества. Обычно заряды обозначают буквой Q.

2.2. Ток

Ток — это направленное движение зарядов с некоторой скоростью.

2.3. Сила тока

Количество электричества (количество зарядов), проходящего через сечение проводника в единицу времени. Сила тока измеряется в амперах. Ампер — исходная стандартизованная величина в научной системе единиц (МКСА — метр, килограмм, секунда, ампер). Сила тока измеряется приборами, которые называют амперметрами. Если ток положительный и течет в приборе от положительной клеммы амперметра к общей клемме, то стрелка прибора отклоняется в положительную сторону. Прибор при этом показывает силу тока (I) в единицах, которые и названы амперами [A].

2.4. Положительный единичный заряд

Заряд, который проходит через сечение проводника в одну секунду при токе в 1 А. Единичный заряд носит название кулон [Kл].

Исходя из этих определений, силу тока можно представить следующим образом. Пусть в некотором сечении проводника прошел заряд ΔQ за время Δt при Δt→0. Тогда сила тока I выразится следующим образом:

I=ΔQ/(Δt→0)= dQ/dt.

2.5. Поле

Пространство, каждой точке которого поставлено в соответствие вектор (векторное поле) или число (скалярное поле).

2.6. Электрическое поле

Пространство, в котором на стационарный (неподвижный) электрический заряд действует механическая сила. Это поле векторное, так как сила имеет направление и величину (см. раздел «Механика»).

2.7. Магнитное поле

Пространство, в котором на движущийся с некоторой скоростью заряд действует механическая сила. Направление силы определяется по правилу «левой руки», см. рис. 15. Линии магнитного поля входят в ладонь, пальцы ладони показывают направление скорости движущего заряда, отогнутый большой палец показывает направление силы, действующей на движущийся заряд.

Рис. 15. Направление силы, действующей на движущийся заряд

Сделаем первое обобщение. В судовых электрических машинах магнитное поле оформлено в магнитный поток полюсов машины, а движущийся заряд наряду с другими движущимися зарядами определяет силу тока. Кроме того, для вращающихся машин рассматривают не силу, а вращающий момент λ как эквивалент силы. Наконец, сил без противосил не бывает, а соответственно момент механический без электромагнитного противомомента не бывает. Поэтому можно написать в относительных единицах следующее равенство:

,

где — относительное значение механического (тормозного) момента на валу;

m — относительное значение электромагнитного момента;

ϕ — относительное значение магнитного потока;

i_A — относительное значение тока, который называется активный ток (ток, производящий работу).

Второе обобщение состоит в следующем. Активного тока в машинах без механического момента не бывает. Активный ток зависит только от механического момента. Таким образом, электромашина при наличии неизменного магнитного потока становится источником активного тока (в соответствии с ранее принятым определением источников), регулируемого механическим моментом.

2.8. Напряжение

Рис. 16. Сила и противосила (сторонняя сила), действующая на заряд в электрическом поле

Напряжение — это работа сил электрического поля при перемещении положительного единичного электрического заряда (+1 Кл) из точки (от клеммы) “а” в точку (к клемме) “b”, рис. 16.

U = Fe•s,

где Fe — сила, действующая на положительный единичный заряд (эту силу называют напряженностью электрического поля [Fe/Кл], и ее не путать с напряжением), s — расстояние между точками электрического поля (клеммами). Электрическое поле имеет свойство постоянства рассмотренной выше работы между точками независимо от траектории (так называемые потенциальные поля). Так, на рис. 16 видим две траектории: одну — кратчайшую между точками, а другую — по некоторой дуге. Но, несмотря на то, что дуга длиннее, работы будут одинаковы. Соответственно, составляющие сил вдоль дуги будут меньше. В интегральной форме напряжение будет выглядеть так:

,

где Fe· ds — так называемое скалярное произведение двух векторов, т.е. величина проекции вектора силы Fe на направление вектора перемещения ds, умноженная на абсолютную величину вектора (модуль вектора) этого перемещения ds.

Напряжение измеряется в вольтах. 1 вольт означает, что на перенос единичного заряда из точки “a” в точку “b” затрачивается работа в 1 Н•м. Вольт имеет размерность [Н•м/Кл] или [Дж./Кл]. Если перенесено dQ зарядов, то работа электрического поля будет dA= U• dQ.

2.9. Потенциал точки

Потенциал точки (клеммы) — это напряжение между рассматриваемой точкой и некоторой другой точкой, которая принята за исходную точку, потенциал которой считается нулевым.

2.10. Мощность

Мощность — это работа электрического поля при переносе электрических зарядов из точки “a” в точку “b” в единицу времени. Пусть за время dt из точки “a” в точку “b” перенесено dQ зарядов. Тогда мощность электричества в цепи “a”, “b” будет:

P=dA/dt= U• (dQ/dt) = =U • I.

Итак, мощность электричества при наличии тока, текущего из точки “a” в точку “b”, будет произведение напряжения на силу тока:

P= U • I.

Действительно, сила тока — это количество зарядов, прошедших в единицу времени через сечение проводника между точками“a”, “b”. На каждую единицу заряда затрачивается работа, равная напряжению между указанными точками. Следовательно, всего в единицу времени работа поля будет равна произведению напряжения на силу тока.

2.11. Связь понятий напряжения и давления в механике

Рис. 17. Аналогия напряжения в электричестве и давления в механике

Механикам известно, что давление определяется как отношение силы на площадь некоторой поверхности. Придадим этому понятию другую трактовку, характерную для движения рабочих масс аналогично току в электричестве. Для этого рассмотрим некий трубопровод длиной L. Известны сила и площадь трубопровода. Давление будет P=F/S. Умножим и разделим дробь на L. P=F/S= FL/SL. Это тождественное преобразование, не меняющее выражение. Однако при этом трактовка изменилась. В числителе мы видим выражение для работы силы, а в знаменателе — объем трубопровода. Получаем новую трактовку: давление — это работа сил по перемещению единичного объема материальной массы, которая аналогична трактовке напряжения. Именно поэтому мощность гидравлических механизмов N определяется произведением N=P • Q, где Q — расход — объем масс, перетекающих в единицу времени. Это выражение аналогично электрической мощности — произведение напряжения на силу тока.