647_Pinegina_T.JU._Praktikum_po_kursu_fiziki_

Федеральное агентство связи Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

(СибГУТИ)

Т.Ю. Пинегина И.В. Грищенко Ю.В. Акулова

ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ ФИЗИКИ

(ПЕРВЫЙ СЕМЕСТР)

МЕХАНИКА

ЭЛЕКТРОСТАТИКА

ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

КОЛЕБАНИЯ

ВОЛНЫ

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Новосибирск

2016

УДК 53(076)

К.ф.–м.н., доцент Пинегина Т.Ю. Ст. преп. Грищенко И.В.

К.п.н., доцент Акулова Ю.В.

ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ ФИЗИКИ (Первый семестр)

Настоящий практикум предназначен для практических занятий первого семестра по курсу физики на всех факультетах СибГУТИ. В работе содержатся основные формулы и набор задач для аудиторных и самостоятельных практических занятий по всем темам курса физики, изучаемого в первом семестре по системе бакалавриата для технических ВУЗов.

Кафедра физики Рисунков 49, список литературы – 8 названий

Утверждено редакционным издательским Советом СибГУТИ в качестве практикума

©Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2016

2

3

4

1.МЕХАНИКА

1.1.КИНЕМАТИКА

ТЕМА 1. КИНЕМАТИКА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

УКАЗАНИЯ:

Звёздочкой * отмечены задачи повышенной трудности.

Если в задаче отдельно не указано, то ускорение свободного падения для

расчетов брать g 10 см2 .

1.Три четверти пути автомобиль прошел со скоростью 60 часкм , остальную часть пути – со скоростью 80 часкм . Определить среднюю путевую скорость.

2.Тело брошено вертикально вверх со скоростью 0 30 мс . Определить, на

какой высоте и через сколько времени скорость тела будет в 3 раза меньше, чем в начале подъёма.

3.При равноускоренном движении тело проходит в первые два равных промежутка времени, по 4 с каждый, расстояния равные 24 м и 64 м. Определить начальную скорость и ускорение движущегося тела.

4.Тело падает с высоты 2 км без начальной скорости. Определить путь, пройденный телом: 1) за первую секунду движения, 2) за последнюю секунду движения.

5.Зависимость пройденного телом пути от времени: S=2t ̶3t2 + 4t3 , м Определить: 1) зависимость от времени скорости и ускорения, 2) скорость, ускорение и путь, пройденный телом через 2 с после начала движения.

6.Начальная координата тела: x0 0, y0 10 м . Тело двигается с ускорением

ax 2 см2 , ay 2 см2 . Начальная скорость 0 x 6 мс , 0 y 0 . Определить координаты тела и скорость тела через t 3c

7.Тело двигается из состояния покоя равноускоренно. Определить, во сколько раз путь, пройденный телом за восьмую секунду, больше пути, пройденного за третью секунду.

8.С крыши здания высотой 16 м через одинаковые промежутки времени падают капли воды, причем, первая ударяется о землю в тот момент, когда пятая отделяется от крыши. Определить расстояния между отдельными каплями в воздухе в момент удара первой капли о землю.

9.Два тела свободно падают с разной высоты и достигают земли одновременно. Время падения первого тела 2 с, второго – 1 с. Определить, на какой высоте находилось первое тело, когда второе начало падать, и какова была скорость первого тела в этот момент.

5

10.Два тела падают с одной и той же высоты одно вслед за другим через 2 с. Определить, через какое время, считая от начала падения первого тела, расстояние между телами будет равно 30 м.

11.Мяч, брошенный со скоростью 10 мс под углом 450 к горизонту, ударяется о

вертикальную стенку, находящуюся на расстоянии 3 м от места бросания. Определите модуль и направление скорости мяча после удара. Удар считать абсолютно упругим.

с. Определить, сколько времени падало тело и чему равна начальная высота, с которой падало тело.

14. Радиус-вектор материальной точки изменяется со временем по закону:

r = 4t2 i + 3t j + 2 k , м. Определить: 1) зависимость от времени векторов скорости и ускорения, 2) величину скорости через 2 с после начала движения.

15.Два тела падают с высоты h. Одно тело падает свободно. Другое тело на половине высоты упруго ударяется о площадку, поставленную под углом 450 к горизонту. Сравнить времена падения обоих тел до Земли.

16.Тело, брошенное с башни в горизонтальном направлении со скоростью

20 мс , упало на Землю на расстоянии S (от основания башни), вдвое большем высоты h башни. Определить высоту башни.

17.Из трех труб, расположенных на земле, с одинаковой скоростью бьют струи воды: под углом 600, 450, 300. Определить соотношения наибольших высот h подъема струи воды, вытекающих из каждой трубы.

18.Два тела одновременно брошено из одной точки. Начальная скорость перво-

го тела равна 10 мс и направлена вертикально вверх. Скорость второго тела

равна 20 мс и направлена под углом 300 к горизонту. Определить расстояние по вертикали между телами спустя секунду.

19.* Маленький шарик падает с высоты 50 см на наклонную плоскость, составляющую угол 450 с горизонтом. Определить расстояние между точками первого и второго ударов шарика о плоскость. Удары считать абсолютно упругими.

20.Камень, брошенный под углом к горизонту, упал на землю через 4 с. Определить дальность полета камня и наибольшую высоту подъема, если известно, что во время движения его максимальная скорость была вдвое больше минимальной.

6

21. * На горе с уклоном 300 бросают мяч с начальной скоростью 9,8 мс , перпен-

дикулярно склону горы. Ускорение свободного падения для расчетов в этой за-

даче брать g 9,8 см2 . Определить время полета мяча и расстояние, на котором от точки бросания за это время упадет мяч на наклонную плоскость.

22.Скорость движения лодки относительно воды в n раз больше скорости течения реки. Определить, во сколько раз больше времени занимает поездка между двумя населенными пунктами против течения, чем по течению.

23.По пересекающимся под углом 600 дорогам двигаются два автомобиля с по-

стоянными скоростями 1 20 мс и 2 25 мс . Определить модуль скорости

одного автомобиля относительно другого.

24. С первоначальной высоты над Землей h0 5 м падает шарик. В момент начала падения навстречу ему начинает двигаться плита со скоростью

пл 5 мс . Определить, на какую высоту над Землёй поднимется шарик после упругого удара о плиту.

25.Конькобежец проходит дистанцию длиной с постоянной скоростью, а затем тормозит с ускорением а . Определить, при какой скорости движения время прохождения дистанции от начала до остановки будет минимальным.

26.На нити закреплены 4 маленьких шарика. Нижний шарик находится на расстоянии h от пола. Нить вверху пережигают. Определить, какими должны быть расстояния между шариками, закрепленными на нити, чтобы интервалы между их ударами о землю были одинаковыми.

27.Шарик, пущенный вверх по наклонной плоскости, проходит последовательно два равных отрезка длиной каждый и продолжает двигаться дальше. Первый отрезок шарик прошел за t секунд, а второй – за 3t секунд. Определить скорость шарика в конце первого отрезка пути.

28.Из Москвы в Пущино с интервалом в 10 мин вышли два электропоезда со

скоростью 10 мс . Определить, с какой скоростью двигался поезд, идущий в

Москву, если он повстречал эти электропоезда через промежуток времени 4 мин один после другого.

29. Поезд идет со скоростью 108 часкм . Пассажир этого поезда, сидящий у окна,

видит в течение 18 с встречный поезд, длина которого 900 м. Определить, какова скорость встречного поезда.

30. Тело начинает двигаться вдоль прямой без начальной скорости с постоянным ускорением. Через 30 мин ускорение тела меняется по направлению на противоположное, оставаясь таким же по величине. Определить, через какое время от начала движения тело вернется в исходную точку.

7

Ответы к задачам по теме 1 «Кинематика поступательного движения»

ТЕМА 2. КИНЕМАТИКА КРИВОЛИНЕЙНОГО

ИВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

1.Вал начинает вращение из состояния покоя и за первые 10 с совершает 50 оборотов. Считая вращение вала равноускоренным, определить угловое ускорение вала.

2.Колеса автомобиля совершают 55 оборотов за промежуток времени, в течение

которого скорость равномерно уменьшилась от 80 до 55 часкм . Диаметр колеса

равен 1 м. Определить угловое ускорение колеса.

3. Минутная стрелка часов в 3 раза длиннее секундной стрелки. Определить отношение линейных скоростей концов стрелок.

4. Шкив радиусом 0,2 м приводится во вращение грузом, повешенном на нити, которая постепенно сматывается со шкива (рисунок 1.1). В начальный момент шкив неподвижен, а затем груз стал опускаться с

5.Зависимость пути, пройденного точкой по окружности радиусом 2 м от времени x 3t 2 t , м. Определить нормальное, тангенциальное и полное ускорение точки через 1 с после начала.

6.При выполнении самолётом одной из фигур пилотажа траектория на прямо-

линейном участке пути описываются уравнением x 250 t 5 t 2 , м . Определить

величину линейной скорости и тангенциального ускорения самолета через 5 с после начала выполнения фигуры.

7. Камень бросили под углом 600 к горизонту со скоростью 20 мс . Ускорение

свободного падения 10 см2 . Определить нормальное и тангенциальное ускоре-

ние камня через 1 с после начала движения. Определить, через сколько времени после начала движения нормальное ускорение будет максимальным.

8. Точка движется по окружности радиусом 2 м с постоянным касательным ускорением 0,5 см2 . Определить, через сколько времени после начала движения нормальное ускорение будет равно тангенциальному.

9.Некоторое тело начинает вращаться с постоянным ускорением 0,04 рад .

с2

Определить, через сколько времени после начала движения полное ускорение какой–либо точки тела будет направлено под углом 600 к направлению скорости.

9

10. Маховик радиусом 1 м вращается по закону t3 3t 2 (рад). Определить

время (отсчет от начала движения), когда тангенциальное ускорение точки обращается в нуль. Определить нормальное ускорение точки обода маховика в этот момент времени.

11.Материальная точка движется по окружности радиусом 1 м равноускоренно. Через 2,8 с после начала движения нормальное ускорение в два раза больше тангенциального. Определить тангенциальное ускорение в этот момент времени.

12.Точка начала двигаться равноускоренно по окружности радиуса 1 м и прошла путь 50 м за 10 с. Определить, с каким центростремительным ускорением двигалась точка двигалась спустя 5 с после начала движения.

13.Колесо вращается с угловым ускорением 3 рад . Определить радиус колеса,

с2

если для точки на ободе через 1 с после начала движения полное ускорение равно 7,5 см2 .

14. Точка движется по окружности радиусом 4 м. Ее нормальное ускорение за-

висит от времени по закону: an 9t 2 6t 1, cм2 . Определить тангенциальное

ускорение точки и путь, пройденный точкой за 5 с.

15. Точка движется по окружности радиусом 3 м. Зависимость пройденного телом пути от времени: S 0,4t 2 0,1t, м Определить нормальное, тангенциальное и полное ускорение через 1 с после начала движения.

16. Маховик радиусом 1 м вращается по закону 2t 2 , (рад). Определить ско-

рость точки обода маховика в момент времени, когда тангенциальное ускорение равно нормальному ускорению.

делить модули скорости и ускорения спустя 5 с после начала движения.

18*. Диск начинает движение из состояния покоя и вращается равноускоренно. Определить угол между векторами скорости и полного ускорения любой точки диска, когда он сделает один оборот.

19*. Двум одинаковым телам сообщают одинаковые скорости под некоторым углом к горизонту. Одно тело свободное, а другое движется без трения вдоль

спицы. Определить отношение высот, на которые поднимутся тела hсвободн. .

hпо спице

20. При вращении тела по окружности угол между линейной скоростью и полным ускорением 300. Определить отношение тангенциального ускорения к нормальному.

10