Для успішного виконання завдань по темі «Робота сили» потрібно завжди пам'ятати, про роботу якої сили йдеться.
Приклад. Вантаж масою 1 кг під дією сили 30 Н, спрямованої вертикально вгору, піднімається на висоту 2 м. Робота цієї сили дорівнює
1) 0 Дж 2) 20 Дж 3) 40 Дж 4) 60 Дж
Правильна відповідь (4) можна було отримати з визначення роботи сили: А = F / S, або, з огляду на те, що робота зовнішньої сили (по відношенню до системи тел: «вантаж-Земля») дорівнює сумі змін кінетичної і потенційної енергії вантажу . Маса вантажу в умови наведеної задачі - зайве дане.
Приклад. Кулька масою 100 г вільно скочується з гірки довжиною 2 м, що становить з горизонталлю кут 300. Визначте роботу сили тяжіння. Тертям знехтуйте.
1) 1 Дж 2) √З Дж 3) 2 Дж 4) 2√З Дж
Найбільш просте рішення виходить, якщо пам'ятати, що робота сили тяжіння не залежить від форми шляху. Значить, А = mgLsinα = 1 Дж.
Завдання на розрахунок імпульсу тіл не викликають труднощів, але набагато складніше визначити імпульс тіла, якщо одночасно потрібно провести ще одну операцію (наприклад, застосувати закон складання швидкостей).
Приклад. Два автомобіля однакової маси т рухаються зі швидкостями v і 2v щодо Землі в протилежних напрямках. Чому дорівнює модуль імпульсу другого автомобіля в системі відліку, пов'язаної з першим автомобілем?
1) 3mv 2) 2mv 3) mv 4) 0
При виконанні завдань по цій темі потрібно добре розуміти векторний характер імпульсу і його зміни. Наприклад, якщо потрібно розрахувати «суму імпульсів куль, якщо їх модулі рівні 0,3 кг м / с і 0,4 кг м / с, а кут між їх напрямами дорівнює 900», то потрібно скласти два взаємно перпендикулярних вектора і сумарний імпульс знаходиться по теоремі Піфагора √0,3 2 +0,4 2 = 0,5 (кг м / с).
Приклад. Матеріальна точка масою 1 кг рухається по колу з постійною скоростио 10 м / с. Определітe модуль зміни імпульсу матеріальної точки за одну чверть періоду.
1) 0; 2) 10 / √2 кг м / с; 3) 10√2 кг м / с; 4) 20 кг м / с.
Так як за чверть періоду матеріальна точка повертається на 900, то модуль зміни імпульсу буде дорівнює 10√2 кг м / с.
Практично в будь-якому вигляді ЄДІ зустрічаються завдання на застосування закону збереження імпульсу: для пружного і непружного удару.
Приклад. При довільному розподілі покоїлося ядра хімічного елемента утворилося три осколка масами 3m; 4,5m; 5m. Швидкості перших двох взаємно перпендикулярні, а їх модулі рівні відповідно 4v і 2v. Визначте модуль швидкості третього осколка.
1) v 2) 2v 3) Зv 4) 6v
Так як ядро елемента покоїлося, то початковий імпульс дорівнював О. Отже, і після ділення сумарний імпульс утворилися осколків буде дорівнює нулю. Модуль імпульсу перших двох осколків дорівнює: p = √ (12mu) 2 + (9mv) 2 = 15 mv.
Значить модуль імпульсу третього осколка дорівнює 15mv, а модуль швидкості третього осколка дорівнює 3v.
При вирішенні завдань на неупругое зіткнення потрібно розуміти, що в цьому випадку закон збереження механічної енергії не виконується і слід спочатку застосувати закон збереження імпульсу.
Приклад. Пластиліновий куля масою 0,1 кг має швидкість 1 м / с. Він налітає на нерухому візок масою 0,1 кг, прикріплену до пружини, з'єднану з нерухомою стінкою, і прилипає до неї. Чому дорівнює повна енергія системи при її подальших коливаннях. Тертям знехтувати.
1) 0,025 Дж 2) 0,05 Дж 3) 0,5 Дж 4) 0,1 Дж
Застосувавши закон збереження імпульсу: mv = 2mu, знаходимо швидкість системи після удару і = u / 2, а потім кінетичну енергію E = 2mu 2/2 = mu 2 = 0,025 Дж.
Складними виявляються завдання на застосування закону збереження енергії.
Приклад. Камінь кинули з балкона три рази з однаковою по модулю початковою швидкістю. Перший раз вектор швидкості каменю був направлений вертикально вгору, вдруге - горизонтально, в третій раз - вертикально вниз. Якщо опором повітря можна знехтувати, то модуль швидкості каменю при підльоті до землі буде
1) більше в першому випадку; 2) більше в другому випадку; 3) більше в третьому випадку; 4) у всіх випадках однаковим
Велика частина учнів вибирає невірну відповідь (3) чисто інтуїтивно, не вирішуючи завдання. Ця відповідь здається очевидним, але виявляється невірним. Застосування закону збереження енергії: mgh + mv 2/2 = mu 2/2 відразу дає відповідь u = √v 2 + 2gh з якого ясно, що шукана швидкість не залежить від кута кидання каменю, а повністю визначається початковою швидкістю v і початковою висотою h .
Формули з фізики 10 клас