Изменение физических величин
Космический исследовательский зонд
| Физическая величина | Характер изменения |
|---|---|
| Скорость зонда | Уменьшается |
| Период обращения зонда | Увеличивается |
Шарики на нити
| Физическая величина | Характер изменения |
|---|---|
| Период свободных колебаний | Остается тем же |
| Максимальная потенциальная энергия | Увеличивается |
Наклонная плоскость с цилиндром
| Физическая величина | Характер изменения |
|---|---|
| Момент силы тяжести | Уменьшается |
| Равнодействующая сила | Увеличивается |
Шарик на барабане
| Физическая величина | Характер изменения |
|---|---|
| Высота отскока шарика | Уменьшается |
| Выделившееся тепло | Увеличивается |
Спуск спортсмена на парашюте
| Физическая величина | Характер изменения |
|---|---|
| Полная механическая энергия | Остается постоянной |
| Кинетическая энергия | Остается постоянной |
Подбрасывание камня вверх
| Физическая величина | Характер изменения |
|---|---|
| Ускорение камня | Уменьшается |
| Потенциальная энергия | Увеличивается |
Пружинный маятник
| Физическая величина | Характер изменения |
|---|---|
| Модуль скорости груза | Уменьшается |
| Потенциальная энергия пружины | Увеличивается |
Важные законы физики
С вершины шероховатой наклонной плоскости из состояния покоя скользит с ускорением лёгкая коробочка, в которой находится груз массой (см. рисунок). Как изменятся время, за которое коробочка съезжает с наклонной плоскости, и сила трения коробочки о плоскость, если в коробочке будет лежать груз массой Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.
Таблица 1
| Время движения коробочки | Сила трения | |
|---|---|---|
| Изменение величины A | ||
| Изменение величины B |
В результате перехода с одной круговой орбиты на другую скорость движения спутника Земли увеличилась. Как изменились в результате этого перехода центростремительное ускорение спутника и частота его обращения вокруг Земли?
Таблица 2
| Центростремительное ускорение спутника | Частота обращения спутника вокруг Земли | |
|---|---|---|
| Изменение величины A | ||
| Изменение величины B |
Деревянный шарик плавает в керосине. Как изменятся масса вытесненной жидкости и глубина погружения шарика в жидкость, если он будет плавать в воде?
Таблица 3
| Масса вытесненной жидкости | Глубина погружения шарика в жидкость | |
|---|---|---|
| Изменение величины A | ||
| Изменение величины B |
В результате перехода искусственного спутника Земли с одной круговой орбиты на другую его центростремительное ускорение уменьшается. Как изменяются в результате этого перехода скорость движения спутника по орбите и период его обращения вокруг Земли?
Таблица 4
| Скорость движения спутника по орбите | Период обращения спутника вокруг Земли | |
|---|---|---|
| Изменение величины A | ||
| Изменение величины B |
Заключение
Здесь приведены важные аспекты законов физики и открывает множество интересных вопросов для дальнейшего изучения.
Эффект изменения условий на движение объектов в физике
Электрокар Тесла в космосе
Электрокар Тесла был запущен в космическое пространство, став искусственным спутником Земли. Позже его орбиту изменили, сделав его искусственным спутником Луны, сохраняя при этом период обращения. Как такое изменение орбиты отразится на центростремительном ускорении и скорости движения электрокара?
Гармонические колебания
Подвешенный на пружине груз совершает свободные гармонические колебания. При изменении массы груза, сохраняя жёсткость пружины и амплитуду колебаний постоянными, как изменится частота и максимальная скорость колебаний?
| Параметр колебаний | Изменение |
|---|---|
| Частота колебаний груза | |
| Максимальная скорость груза |
Движение камня
Камень брошен вверх под углом к горизонту. При незначительном сопротивлении воздуха, как изменятся полная механическая энергия и модуль импульса камня по мере его подъёма?
| Величина | Изменение |
|---|---|
| Полная механическая энергия камня | |
| Модуль импульса камня |
Колебания груза на пружине
Массивный груз на пружине совершает вертикальные колебания. Пружина всегда растянута. Как ведут себя потенциальная и кинетическая энергии, когда груз движется вверх от положения равновесия?
| Тип энергии | Изменение |
|---|---|
| Потенциальная энергия пружины | |
| Кинетическая энергия груза |
Затухающие колебания маятника
Груз маятника совершает затухающие гармонические колебания. При движении груза от точки 2 к точке 1, как изменяются полная механическая энергия маятника и потенциальная энергия груза в поле тяжести?
| Энергия | Изменение |
|---|---|
| Полная механическая энергия маятника | |
| Потенциальная энергия груза в поле тяжести |
Динамика пружинного маятника
В затухающих колебаниях маятника, как изменяются ускорение груза и жесткость пружины при движении от точки 1 к точке 2?
| Параметр | Изменение |
|---|---|
| Ускорение груза | |
| Жесткость пружины |
Изменение начальной скорости шарика
Шарик брошен горизонтально с высоты с начальной скоростью. При увеличении начальной скорости в 2 раза, что произойдет с временем и дальностью полета?
| Величина | Изменение |
|---|---|
| Время полета | |
| Дальность полета |
Импульс постоянной силы на движущемся теле
Тело массой идет под постоянным действием силы. Если эта сила изменится, как изменится импульс силы и изменение импульса тела за то же время?
| Величина импульса | Изменение |
|---|---|
| Модуль импульса силы | |
| Модуль изменения импульса тела |
Силы, действующие на стальной шарик
Подвешенный стальной шарик на нитке висит неподвижно. При погружении шарика в воду, как изменятся сила натяжения нити и сила тяжести на шарике?
| Сила | Изменение |
|---|---|
| Сила натяжения нити | |
| Сила тяжести |
Изменение условий для шарика
Шарик, погруженный в керосин, заменяют на шарик, погруженный в воду. Что произойдет с силой натяжения нити и силой Архимеда, действующей на шарик?
| Сила | Изменение |
|---|---|
| Сила натяжения нити | |
| Сила Архимеда |
Свободные колебания шарика
Железный сплошной шарик совершает малые свободные колебания на лёгкой нерастяжимой нити. Затем этот шарик заменили на сплошной алюминиевый шарик такого же диаметра. Амплитуда колебаний в обоих случаях одинакова.
Как при этом изменятся период свободных колебаний и максимальная потенциальная энергия шарика?
Решение
Период свободных колебаний определяется формулой:
[T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}]где:
- (T) – период колебаний,
- (l) – длина нити,
- (g) – ускорение свободного падения.
Так как диаметры шариков одинаковы, то длина нити остается той же. Следовательно, период колебаний останется неизменным.
Максимальная потенциальная энергия шарика вычисляется по формуле:
[U_{max} = m \cdot g \cdot h_{max}]где:
- (m) – масса шарика,
- (g) – ускорение свободного падения,
- (h_{max}) – максимальная высота колебаний.
Так как массы шариков одинаковы, амплитуда колебаний и, следовательно, максимальная высота колебаний тоже неизменна, то максимальная потенциальная энергия шарика также останется неизменной.
Круговая орбита зонда
Космический исследовательский зонд обращается по круговой орбите вокруг Марса. В результате перехода на другую круговую орбиту центростремительное ускорение зонда увеличилось. Как изменились при этом переходе скорость зонда и период обращения зонда вокруг Марса?
Решение
Как известно, центростремительное ускорение определяется формулой:
[a = \frac{v^2}{r}]где:
- (a) – центростремительное ускорение,
- (v) – скорость зонда,
- (r) – радиус орбиты.
Если центростремительное ускорение увеличилось, то скорость зонда тоже увеличится. При этом период обращения зонда определяется формулой:
[T = 2\pi\sqrt{\frac{r^3}{GM}}]где:
- (T) – период обращения,
- (G) – гравитационная постоянная,
- (M) – масса Марса.
Так как радиус орбиты увеличился из-за увеличения центростремительного ускорения, следовательно, период обращения также увеличится.
| Физическая величина | Формула для расчета |
|---|---|
| Линейная скорость | (v = \omega \cdot r) |
| Угловая скорость | (v = R \cdot \omega) |
После удара шайба массой начала скользить с начальной скоростью вверх по плоскости, установленной под углом к горизонту (см. рисунок). Переместившись вдоль оси на расстояние шайба соскользнула в исходное положение. Коэффициент трения шайбы о плоскость равен Формулы А и Б позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих движение шайбы.
Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам.
модуль проекции силы тяжести на ось
модуль силы трения
модуль ускорения шайбы при её движении вверх
модуль ускорения шайбы при её движении вниз
A) Время подъема
Б) Время спуска
Шарик массой висел неподвижно на невесомой нерастяжимой нити длиной В результате толчка шарик приобрёл скорость направленную горизонтально (см. рисунок), и начал совершать колебания в вертикальной плоскости.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их в рассматриваемой задаче, — ускорение свободного падения.
A) максимальная высота подъёма шарика относительно первоначального положения
Б) модуль силы натяжения нити в нижней точке траектории движения шарика
После удара в момент времени шайба начала скользить вверх по гладкой наклонной плоскости с начальной скоростью как показано на рисунке. В момент времени шайба вернулась в исходное положение. Графики А и Б отображают изменение с течением времени физических величин, характеризующих движение шайбы.
кинетическая энергия
проекция скорости
полная механическая энергия
проекция ускорения
На рисунке показан график зависимости координаты тела, движущегося вдоль оси от времени (парабола). Графики А и Б представляют собой зависимости физических величин, характеризующих движение этого тела, от времени Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.
проекция перемещения тела на ось
проекция ускорения тела на ось
модуль скорости тела
Мячик бросают с начальной скоростью под углом к горизонту с балкона высотой (см. рисунок). Графики А и Б представляют собой зависимости физических величин, характеризующих движение мячика в процессе полёта, от времени Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. Сопротивлением воздуха пренебречь. Потенциальная энергия мячика отсчитывается от уровня
проекция импульса мячика на ось
проекция импульса мячика на ось
потенциальная энергия мячика
потенциальная энергия мячика
Маленькая шайба массы способная перемещаться вдоль гладкого стержня, находится на поверхности горизонтального диска, равномерно вращающегося с угловой скоростью на расстоянии от оси с которой шайба соединена лёгкой недеформированной пружинкой жёсткости (см. рисунок). Коэффициент трения между шайбой и диском — Как только угловая скорость начинает медленно и плавно возрастать, шайба начинает смещаться. При угловой скорости расстояние до оси стало при этом диск стал вновь вращаться равномерно.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
A) модуль ускорения шайбы, находящейся на расстоянии
от оси вращения
Б) кинетическая энергия шайбы, находящейся на расстоянии
A) модуль скорости шайбы, находящейся на расстоянии
Б) модуль равнодействующей сил, действующих на шайбу на расстоянии
Установите соответствие между зависимостью проекции скорости тела от времени (все величины выражены в СИ) и зависимостью координаты этого тела от времени (начальная координата тела равна 0).
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Установите соответствие между зависимостью проекции скорости тела от времени и зависимостью проекции перемещения этого тела от времени для одного и того же движения (все величины выражены в СИ).
- проекция скорости
Выражения А и Б определяют зависимость координат двух тел от времени. Установите соответствие между зависимостью координаты тела от времени и зависимостью проекции скорости от времени для этого же тела (все величины заданы в СИ).
Над идеальным газом проводится циклический процесс, состоящий из двух изохор , и двух адиабат (см. рисунок). Известно, что работа, совершаемая газом за цикл, в раза больше, чем количество теплоты, отдаваемое газом за цикл холодильнику. Найдите коэффициент полезного действия цикла .
Плотность влажного воздуха при температуре и и давлении равна Чему равна плотность водяного пара при этой температуре? Универсальная газовая постоянная молярная масса сухого воздуха , молярная масса воды . Ответ приведите в округлив до одного знака после запятой.
Над идеальным газом проводится циклический процесс, состоящий из двух изобар и двух адиабат Известно, что изменение температуры газа при изобарном расширении на участке в раза больше, чем модуль изменения температуры при изобарном сжатии на участке Найдите коэффициент полезного действия цикла
Объем порции газообразного гелия увеличивается в раза, а его внутренняя энергия меняется так, как показано на рисунке, где участок — отрезок параболы с вершиной в начале координат. При этом газ совершает работу, равную Определите по этим данным конечное значение внутренней энергии газа .
В закрытом сосуде при температуре находится воздух, относительная влажность которого Сосуд охлаждают до температуры При этом часть паров конденсируется и образуется вода массой Определите объем сосуда, если давление насыщенных паров при начальной температуре равно а при конечной — Молярная масса воды равна
Движущаяся частица массой налетает на покоящуюся частицу массой После упругого соударения частица массой отлетает под углом к линии первоначального движения легкой частицы. Найти угол под которым отлетает частица массой
Брусок массой соскальзывает без начальной скорости с высоты по наклонной плоскости. Другой брусок массой движется по этой плоскости от основания вверх с начальной скоростью Бруски начинают движение одновременно. На некоторой высоте бруски сталкиваются, после чего движутся как одно целое. Определить скорость этого тела у основания наклонной плоскости. Трение брусков о плоскость не учитывать.