Задачи по физике с решением

Задачи по физике с решением

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Физика скачать решение задачи

Вариант №8

  1. Диск радиусом м вращается согласно уравнению , где . Определить тангенциальное  нормальное  и полное  ускорения точек на окружности диска для момента времени .
Дано:
Найти:

Решение:

Угловая скорость диска есть первая производная угла поворота по времени:

Угловое ускорение есть первая производная угловой скорости по времени:

Тангенциальное ускорение:

Нормальное ускорение:

Полное ускорение может быть найдено как геометрическая сумма тангенциального ускорения , направленного по касательной к траектории, и нормального ускорения , направленного к центру кривизны траектории: .

Т.к.  и  взаимно перпендикулярны, то модуль ускорения:

Ответ:

Еще примеры решения задач по физике

  1. По небольшому куску мягкого железа, лежащему на наковальне массой , ударяет молот массой . Определить к.п.д. удара, если удар неупругий. Полезной считать энергию, затраченную на деформацию куска железа.
Дано:
Найти:

Решение:По условию задачи  удар неупругий, поэтому после удара наковальня и молот будут двигаться совместно с одной и той же скоростью .

По закону сохранения импульса импульс замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени:

(1)

где массы тел, составляющих механическую систему; их скорости.

Закон сохранения импульса системы «наковальня – молот» в векторной форме:

(2)

где  скорость молота до удара; скорость наковальни до удара; скорость наковальни с молотом сразу после удара;  – импульс наковальни до удара; импульс молота до удара; импульс молота с наковальней сразу после удара.

Выберем направление оси  вертикально вниз и запишем (1) в проекции на эту ось, учитывая, что импульс наковальни до удара равен нулю, т.к. до удара она покоилась, т.е. ее скорость равна 0:

(3)

Закон сохранения энергии:

(4)

где  – кинетическая энергия молота до удара;  – кинетическая энергия молота с наковальней сразу после удара.

Из (4) энергия, пошедшая на деформацию железа:

(5)

Коэффициент полезного действия:

(6)

Из (3) находим  и подставляем в (6):

Ответ:

Физика ВУЗ решение задач

  1. Атом распадается на две части массами и Определить кинетические энергии  и  частей атома, если их общая кинетическая энергия . Кинетической энергией и импульсом атома до распада пренебречь.

Закон сохранения импульса в векторной форме (т.к. по условию задачи начальный импульс атома равен 0):

(1)

где импульс первой части атома; импульс второй части атома.

Выберем направление оси  вправо и запишем (1) в проекции на эту ось:

или                                                      (2)

Связь импульса с кинетической энергией выражается формулой:

(3)

где масса частицы, ее кинетическая энергия.

Тогда для первой части атома:                    (4)

Тогда для второй части атома:                   (5)

Общая кинетическая энергия равна сумме кинетических энергий двух частей атома:

или                                             (6)

Подставим (4) и (5) в (2):

(7)

Подставим (6) в (7):

(8)

Проверим размерность формулы (8):

Произведем вычисления:

Ответ:

Физика полный курс примеры задачи решения

  1. Если на верхний конец вертикально расположенной спиральной пружины положить груз, то пружина сожмется на . На сколько сожмет пружину тот же груз, упавший на конец пружины с высоты ?

Решение:

Сила сопротивления пружины (по закону Гука):

(1)

где коэффициент жесткости пружины; деформация пружины.

Сила тяжести, действующая на груз:

(2)

где масса груза; ускорение свободного падения.

Уравнение равновесия:

(3)

где ускорение свободного падения

Из (2) находим:

(4)

Потенциальная энергия груза на высоте , относительно нижнего положения груза:

(5)

Потенциальная энергия сжатой пружины:

(6)

 

Закон сохранения энергии:

(7)

Подставим (4) в (7):

(8)

(9)

решим квадратное уравнение относительно :

Выбираем положительный корень:

Ответ:

Физика помощь студенту

  1. Блок, имеющий форму диска массой , вращается под действием силы натяжения нити, к концам которой подвешены грузы массами и . Определить силы натяжения и  нити по обе стороны блока.

Решение:на первый груз действуют две силы: сила натяжения нити  и сила тяжести , на второй груз действуют две силы: сила натяжения нити  и сила тяжести , на блок действуют две силы: сила натяжения нити  и сила натяжения нити

Выберем направление оси координат вертикально вниз и запишем уравнения движения, выражающие второй закон Ньютона, применительно к грузам и блоку в проекции на эту ось.

Уравнение движения первого груза:

(1)

Уравнение движения второго груза:

(2)

Уравнение движения блока:

(3)

где  радиус блока; угловое ускорение;       (4) – момент инерции блока (находим, как момент инерции диска).

Связь между  и                                           (5)

Из (5):                                                                    (6)

Из (1):                                      (7)

Из (2):                                    (8)

Подставим (4), (6), (7), (8) в (3):

(9)

 

Подставим (9) в (7):

(10)

(11)

Проверим размерность формул (10) и (11):

Произведем вычисления:

Ответ:

 

  1. Какая работа будет совершена силами гравитационного поля при падении на Землю тела массой : 1) с высоты ; 2) из бесконечности?

Решение:

По закону всемирного тяготения сила взаимного притяжения двух тел равна:

(1)

где  гравитационная постоянная; масса Земли; масса тела; расстояние от центра Земли до тела.

Работа этой силы:

(2)

Проверим размерность формулы (2):

Работа, которая будет совершена силами гравитационного поля при падении на Землю с высоты :

Работа, которая будет совершена силами гравитационного поля при падении на Землю с бесконечности:

Ответ:

  1. Точка совершает гармонические колебания, уравнения которых где В момент времени, когда точка обладала потенциальной энергией 10–4 Дж, на нее действовала возвращающая сила 5 ∙ 10–3 Н. Найти этот момент времени  и соответствующую ему фазу колебаний.

Решение:

Уравнение гармонического колебания:

(1)

где  смещение точки от положения равновесия; амплитуда колебания; циклическая частота колебания; время.

Скорость точки есть первая производная координаты по времени:

(2)

Ускорение точки есть первая производная скорости по времени:

(3)

Возвращающая сила, действующая на точку, по второму закону Ньютона:

(4)

Подставим  из (1) в (4):

(5)

 

Потенциальная энергия точки:

(6)

Или  сравнивая (5) и (6):                               (7)

Из (7):                                                                (8)

Из (1) находим время, подставляя (7):

Фаза колебаний:

Ответ:

  1. Две точки находятся на прямой, вдоль которой распространяются волны со скоростью . Период колебаний , расстояние между точками . Найти разность фаз колебаний в этих точках.
Дано:
Найти:

Решение:

Уравнение плоской волны в общем виде:

(1)

где   амплитуда колебаний; круговая частота,  период колебаний;  волновое число,  время,   расстояние, отсчитываемое в направлении распространения волны;  – фаза колебаний.

Фаза колебаний для первой точки:

(2)

Фаза колебаний для второй точки:

(3)

Разность фаз:

(4)

Проверим размерность формулы (4):

Вычисления:

Ответ:

  1. В баллоне вместимостью содержится кислород массой . Определить концентрацию молекул газа.
Дано: СИ:
Найти:

Решение:

Концентрация газа равна отношению числа  частиц  газа к объему:

(1)

Число молекул:

(2)

где постоянная Авогадро;  масса газа; молярная масса газа.

Подставим (2) в (1):

(3)

Проверим размерность формулы (3):

Произведем вычисления:

Ответ:

 

  1. Один баллон объемом содержит кислород под давлением другой баллон объемом  содержит азот под давлением  Когда баллоны соединили между собой, оба газа смешались, образовав однородную смесь (без изменения температуры). Найти парциальные давления  и  обоих газов в смеси и полное давление  смеси.
Дано: СИ:
Найти:

Решение:

Универсальный газовый закон:

(1)

где начальные давление, объем и абсолютная температура, соответственно; конечные давление, объем и абсолютная температура, соответственно.

По условию задачи, процесс протекает при постоянной температуре, следовательно, уравнение (1) примет вид:

(2)

Запишем уравнение (2) для кислорода:

(3)

Отсюда парциальное давление кислорода:

(4)

 

Проверим размерность формулы (4):

Произведем вычисления:

Парциальное давление азота:

(5)

Проверим размерность формулы (5):

Произведем вычисления:

По закону Дальтона давление смеси равно сумме парциальных давлений газов, входящих в состав смеси:

Ответ:

 

  1. Определить среднюю кинетическую энергию одной молекулы водяного пара при температуре .
Дано:

Н2О

Найти:

Решение:

Средняя кинетическая энергия молекулы газа:

где число степеней свободы молекулы газа (для молекулы многоатомного газа, в том числе и водяного пара Н2О, ); постоянная Больцмана; абсолютная температура.

Ответ:

 

  1. Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса и отношение теплоемкостей
Дано:
Найти:

Решение:

Молярная теплоемкость газа при постоянном давлении:

(1)

Молярная теплоемкость газа при постоянном объеме:

(2)

где универсальная газовая постоянная; число степеней свободы молекулы газа.

Полная теплоемкость газа при постоянном давлении, подставляя (1):

(3)

Полная теплоемкость газа при постоянном объеме, подставляя (2):

(4)

где  количество вещества газа.

Отношение полных теплоемкостей:

(5)

По условию задачи:

 

или

Удельные теплоемкости:

при постоянном давлении:           (6)

при постоянном объеме:                   (7)

где молярная масса газа.

Проверим размерность формул (6) и (7):

Произведем вычисления:

Ответ:

 

  1. Какая часть молекул двухатомного газа распалась на атомы, если показатель адиабаты образовавшейся смеси равен 1,5?
Дано:
Найти:

Решение:

Предположим, что имеется  количества вещества газа   моль, а часть распавшегося газа, тогда количество вещества распавшегося газа равно , количество вещества образовавшегося одноатомного газа равно  , количество вещества оставшегося двухатомного газа равно .

Молярная теплоемкость газа при постоянном давлении:

(1)

где  число степеней свободы молекулы газа (для одноатомного газа  для двухатомного газа ).

Молярная теплоемкость газа при постоянном объеме:

(2)

Полная теплоемкость смеси газов при постоянном давлении:

(3)

где  – молярная теплоемкость одноатомного газа при постоянном давлении;  – молярная теплоемкость двухатомного газа при постоянном объеме.

Полная теплоемкость смеси газов при постоянном объеме:

(4)

где  – молярная теплоемкость одноатомного газа при постоянном давлении;  – молярная теплоемкость двухатомного газа при постоянном объеме.

Показатель адиабаты:

Так как по условию задачи  то решим уравнение:

Ответ: 1/3 часть молекул двухатомного газа распалась на атомы.

 

  1. Кислород массой занимает объем и находится под давлением. При нагревании газ расширился при постоянном давлении до объема , а затем его давление возросло до  при неизменном объеме. Найти изменения внутренней энергии  газа, совершенную газом работу  и теплоту , переданную газу. Построить график процесса.
Дано: СИ:
Найти:

Решение:

 

 

р

 

р3                                   3

 

 

 

 

 

р1        1                        2

 

 

0         V1                V2    V

Рассмотрим изобарический процесс 1–2 (процесс при постоянном давлении).

Работа:

(1)

 

Уравнения состояния газа для точек процесса 1 и 2:

(2)

(3)

где масса газа; молярная масса; универсальная газовая постоянная; абсолютные температуры в точке 1 и 2, соответственно; объемы в точке 1 и 2, соответственно.

Изменение внутренней энергии в изобарическом процессе, выражая температуры (2) и (3):

(4)

где  молярная теплоемкость при постоянном объеме; число степеней свободы молекулы газа (для двухатомного газа ).

Рассмотрим изохорический процесс 2–3 (процесс при постоянном объеме).

Работа газа на этом участке равна нулю, т.к. объем газа не изменяется:

(5)

Уравнения состояния газа для  точки 3:

(6)

Изменение внутренней энергии в изохорическом процессе, выражая температуры из  (3) и (6):

(7)

 

Работа в процессе:

Изменение внутренней энергии:

По первому началу термодинамики, количество теплоты , переданное газу, равно сумме работы , совершенной газом, и изменению  внутренней энергии:

Ответ:

 

  1. Газ, совершающий цикл Карно, отдал теплоприемнику 67% теплоты, полученной от теплоотдатчика. Определить температуру теплоприемника, если температура теплоотдатчика .
Дано:
Найти:

Решение:

КПД машины тепловой машины показывает, какая доля, полученной от теплоотдатчика превращается в механическую работу. Термический КПД выражается формулой:

(1)

где  количество теплоты, получаемой машиной за один цикл от теплоотдатчика;  количество теплоты, отдаваемой за один цикл холодильнику; абсолютная температура теплоотдатчика; абсолютная температура теплоприемника.

Из (1):

Ответ:

 

  1. Глицерин поднялся в капиллярной трубке диаметром канала на высоту . Определить поверхностное натяжение глицерина. Считать смачивание полным.
Дано: СИ:
Найти:

Решение:

 

 

 

h              

 

 

 

 

Высота подъема жидкости в капиллярной трубке:

(1)

где радиус трубки, диаметр трубки; плотность глицерина, ускорение свободного падения.

Из (1) находим поверхностное натяжение глицерина:

(2)

Проверим размерность формулы (2):

 

Произведем вычисления:

Ответ: .

 

Список использованной литературы

  1. Детлаф А.А. Курс физики: учебник / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. – М.: Высшая школа, 2002. – 718 с.
  2. Дмитриева В.Ф. Основы физики / В.Ф. Дмитриева, В.Л. Прокофьев. – М.: Высшая школа, 2003. – 527 с.
  3. Ивлиев А.Д. Физика / А.Д. Ивлев. – СПб.: Лань, 2008. – 672 с.
  4. Общая физика / коллектив авторов; под ред. А.А. Воробьёва. – М.: КНОРУС, 2016. – 800 с.
  5. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 560 с.

Скачиваний: 1
Просмотров: 3
Скачать реферат Заказать реферат