OVZINNIKOV
.pdf12.14.Потенциал одного конца стержня поддерживается равным φ1, потенциал другого конца - φ2. Сам металлический стержень состоит из двух частей, длины которых l1 и l2 и удельные сопротивления ρ1 и ρ2. Найдите потенциал φ поверхности соприкосновения этих частей стержня.
12.15.Два металлических шара, электрические емкости которых C1 и C2, соединены между собой металлическим стержнем длиной l с площадью поперечного сечения S и достаточно большим удельным сопротивлением ρ. Шары зарядили, и в начальный момент времени t = 0 разность потенциалов между двумя шарами равна (Δφ)0. Найдите разность потенциалов Δφ между шарами как функцию времени t.
12.16.Пространство между двумя коаксиальными (соосными) цилиндрами радиусами R1 и R2 заполнено однородным электропроводящим веществом. Потенциалы цилиндров равны соответственно φ1 и φ2 и поддерживаются постоянными. Введите полярную ось r с началом на оси цилиндров и найдите функцию φ(r) распределения температуры в пространстве между цилиндрами.
12.17.Пространство между двумя концентрическими (с общим центром) сферами радиусами R1 и R2 заполнено однородным электропроводящим веществом. Потенциалы сфер равны соответственно φ1 и φ2 и поддерживаются постоянными. Введите полярную ось r с началом в центре сфер и найдите функцию φ(r) распределения потенциала в пространстве между сферами.
121
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Ответы
1.1. vX = 0 . 1.2. v ≈ 1м/с. 1.3. v = 3i + 2(1- 5t)j ; v = 13 - 40t +100t2 . 1.4. v ≈ −2 м/с;
Dv » 2,2 м/с. 1.5. v = 6,5 м/с. 1.6. v(t)= b2 + (c - kt)2 . 1.7. v(t)= Rw2(1- cos wt).
1.8. v = w |
|
A2 + B2 |
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. |
1.9. v = kr. 1.10. ϕ = 45°. 1.11. t = 0,5 c. |
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2 |
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1.12. a = Rw2. 1.13. a ≈ 3,7 м/с2. 1.14. ar = k2rr. 1.15. ϕ = 90°. |
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x ö2 |
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2 |
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ö2 |
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2 |
||||||
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æ |
x ö2 |
æ |
æ |
y ö |
æ x |
æ |
y ö |
||||||||||||
1.16. y = B |
1- ç |
|
÷ |
, или ç |
|
÷ |
+ ç |
|
÷ |
=1. 1.17. x2 + (y - 5)2 = 25. 1.18. |
ç |
|
÷ |
+ ç |
|
÷ |
= 1. 1.19. |
||||
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3 |
5 |
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è |
A ø |
è |
A ø |
è |
B ø |
|
è |
ø |
è |
ø |
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x = |
y2 |
- |
|
6y |
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. 1.20. y = |
c |
x - |
|
k |
|
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x2. 1.21. |
|
y =1,5x. 1.22. y = 0,2x2. 1.23. y = bc |
. 1.24. Траек- |
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2b2 |
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6,25 |
2,5 |
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b |
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x |
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тория - винтовая линия. 1.25. Траектория - циклоида. 1.26. s = 0,75 м. |
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1.27. s =1,25 м. 1.28. s = 10 м. 1.29. s = 20 м. 1.30. s = 15 м. |
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1.31. s = 6 м. 1.32. s ≈ 2,4 м. |
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1.33. s = òv(t)dt = ò |
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2 + (2 - t)2 |
×dt » 7,3 м. 1.34. s = 8R. |
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0 |
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0 |
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1.35. s = Φl. 1.36 - 1.38. a |
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1.39. a = |
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g2t |
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2 |
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t |
= 0. |
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= 8 м/с . |
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t |
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v02 + (gt)2 |
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1.40. a |
= - |
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k(c - kt) |
. |
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1.41, 1.42. a » - 1,8 м/с2. |
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t |
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b2 + (c - kt)2 |
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t |
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1.43. a = |
w |
2 |
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A2 - B2 |
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. 1.44. a (j = 0)= 0; a (j = F)= -gF. |
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|
t |
2 |
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A2 + B2 |
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t |
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|
t |
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1.45. an = 4 м/с2. 1.46. an =12p2 » 118 м/с2. 1.47. an = |
|
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» 1,4 м/с2. |
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2 |
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gv0 |
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2 |
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5 |
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≈ |
2 |
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kb |
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1.48. an |
= |
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= 6 м/с . 1.49. an = |
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0,77 м/с . 1.50. an = |
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v02 + g2t2 |
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b2 + (c - kt)2 |
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(2t - 6)2 + 6,25 |
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A2B2 |
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1.51. an = 2 |
2w2 |
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. |
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A2 + B2 |
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1.52. an (j = 0)= F2g; an (j = F)= 0. 1.53. a = v2 cos2 a . |
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R |
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||||
1.54. ρ = 2,5 м. 1.55. r = |
(v cosa)2 |
|
= 0,4 м. 1.56. ρ = 3 м. |
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g |
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B2 |
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(A2 |
+ B2 )3 |
2 |
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2 |
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1.57. r = 3 2 » 4,2 |
м. 1.58. r = |
. 1.59. r = |
. |
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|
A |
4 |
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AB |
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122 |
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1.60. ρ ≈ 55 |
м. 1.61. r = |
(b2 + (c - kt)2 )32 |
. 1.62. |
r = |
b2 |
. |
|
|
||||||
kb |
c |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
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|
||
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b2 |
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
2 |
|
1.63. r = R + |
|
|
|
. 1.64. |
ρ = 4R. 1.65. r = |
|
. |
1.66. ω = 74 рад/с; β = 72 рад/с . 1.67. ϕ ≈ 155 |
||||||
|
Rw2 |
cos2 a |
||||||||||||
рад. 1.68. b = |
2pn |
» 0,63 рад/с2; j = pnt » 3,1×103 |
рад. 1.69. b = |
100 |
= 10 рад/с2. 1.70. N = 5. |
|||||||||
t |
N |
1.71. β ≈ 38 рад/с2. 1.72. at = bR = 0,6 м/с2; an = b2t2R = 30 м/с2; a = bR1+ b2t4 » 30 м/с2. 1.73.
a = 2 м/с2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.74. R = |
|
a |
|
= |
|
» 1,4 м. 1.75. a = bR = 0,16 м/с2; a |
|
= w2R = 0,196 м/с2; |
|
|
2 |
n |
|||||
|
|
|
||||||
|
b |
1+ b2t4 |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a = Rb2 + w4 » 0,25 м/с2.
1.76.a = arctgç ÷ » arctg(0,08)» 0,08 рад » 4,6°
è4p ø
1.77.v = 0; a = 40 м/с2, вектор ускорения направлен к центру колеса. 1.78.æ 1 ö
v¢ = v2 + (xW)2 = 5 м/с. 1.79. v = 4 м/с; a = 40 м/с2, вектор ускорения направлен к центру колеса; ρ = 4R = 0,4 м. 1.80. a = 0.
1.81. a¢ = |
v2 |
v2 |
|
|
v |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
1 |
|
|
2 |
R1 - 2v1 |
|
» 7,8 м/с . |
|
|
|
|||||||||||
R1 + |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
R2 |
R2 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
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2 |
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|
|
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|
|
|
= 25 м/с. 1.83. a¢ = W |
|
|
≈ ≈ 83 м/с2. 1.84. |
||||||||||
1.82. v¢ = |
|
v2 + (W ×OC)2 |
4v2 + (W ×OC)2 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= 30 м/с2. 1.85. v = |
|
|
= 3 м/с; |
|||||||||
v¢ = |
|
v - W ×OC |
|
= 17 м/с; a¢ = W |
|
2v - W×OC |
|
|
(v¢)2 + (Wr)2 |
|||||||||||
|
|
|
|
a = W(Wr¢)2 + 4(v¢)2 » 5 м/с2.
|
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2v1 |
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|||||||||||||||||
1.86. v′ = 0; a′ = 0. 1.87. v¢ = |
4v12 + v22 |
; a¢ = |
|
|
|
|
|
v12 |
|
+ v22 . |
|
|
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|
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||||||||||||||||||||||||||||
|
R |
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||
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|||
1.88. |
¢ |
= |
|
v2 - (R + d ) |
v1 |
|
; a |
¢ |
= |
v1 |
|
v1 |
(R + d )- 2v2 |
|
. |
|
|
|
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|
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||||||||||||||||
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|
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|
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|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
v2 |
|
R |
|
|
R |
|
R |
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CD |
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æ |
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v |
ö2 |
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2 |
|
2 |
|
|||||
1.89. v¢ = |
OC |
v |
= 24 км/ч ≈ 6,7 м/с; a¢ = ç |
|
|
|
|
÷ |
|
(OD - 2CD) = = 4320 км/ч |
≈ 0,33 м/с . 1.90. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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è OC |
ø |
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æ CD |
ö |
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v |
æ |
|
|
æ CD |
|
ö |
|
|
ö |
|
|
2 |
2 |
||||||||
v¢ = ç |
|
|
-1÷v |
- v |
D |
= 64 км/ч ≈ 17,8 м/с; a¢ |
= |
|
|
|
C |
ç |
3ç |
|
|
-1÷v |
- 2v |
÷ |
= 245760 км/ч |
≈ 19 м/с . |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ç |
r |
|
÷ |
C |
|
|
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r |
ç |
|
ç |
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|
÷ |
C |
|
D ÷ |
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||||||
è |
|
ø |
|
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è |
|
|
è r |
|
ø |
|
|
ø |
|
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||||||||
|
¢ |
|
CD |
|
|
|
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|
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|
¢ |
|
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v |
2 |
|
|
|
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v |
2 |
|
æ |
|
|
v |
ö2 |
|
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2 |
|
2 |
||||||
|
|
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|
|
ç |
|
|
÷ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
1.91. |
v |
= |
O C v = 24 км/ч ≈ 6,7 м/с; a |
= |
|
+ |
|
|
|
- ç |
|
÷ |
×CD = 11520 км/ч |
≈ 0,89 м/с . |
||||||||||||||||||||||||||||||||
O D |
|
O C |
|
O C |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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1 |
|
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|
|
|
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|
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|
|
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2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
è |
|
|
1 |
ø |
|
|
|
|
|
|
|
1.92. a = a¢ + a* + 2a*a¢ = 4,5 м/с2.
123
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2.1. F = 48 Н. 2.2. τ =1/ 6 с. 2.3. FX = -2 Н. 2.4. FX = 0 .
2.5.F = 1 Н. 2.6. v = mt 4t2 + 9 =10 м/с. 2.7. t = 2mgb sin a.
2.8. v = mg2 |
cos a |
. 2.9. При 0 ≤ t ≤ τ |
s = 0; при t ³ t s = |
b |
t(t2 + 3t2 )- mg |
(3t2 + t2 ); здесь |
|||||||||
sin2 a |
6m |
||||||||||||||
|
2c |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
||||
t = mmg |
. 2.10. v = 2 м/с. 2.11. τ =1 с. 2.12. t = |
p |
; |
s = |
2F0 |
. |
2.13. s = |
F0 |
|
(wt - sin wt). 2.14. |
|||||
w |
|
mw2 |
|
||||||||||||
b |
|
|
|
|
|
|
mw2 |
|
|
|
v0 = 2m x = 6 м/с. 2.15. vX (x)= mk (xm2 - x2 ).
|
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|
|
|
2.16. v = |
|
|
GM |
. 2.17, 2.18. v = |
|
GM » 7,9 |
км/с. |
|
|
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R |
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R |
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|||
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R |
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m |
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|
mv |
|
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||||||||
|
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|
|
2GMH |
|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
2.19. |
H = |
|
|
|
. 2.20. v = |
|
|
|
. 2.21. t = |
2 ln(2,7)= 75 |
с. 2.22. |
s = |
20 |
=15 м. 2.23. |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
2GM |
|
|
R(R + H ) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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-1 |
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||
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Rv2 |
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|||
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0 |
|
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|
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s = |
v0t |
. |
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||
2ln 2 |
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||||
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|
|||
2.24. |
|
|
|
mg |
æ |
|
æ |
|
kt öö |
2.25. v = |
5 м/с. 2.26. t = |
m æ 1 |
|
|
1 |
ö |
. 2.27. |
|
|
|
|
1 |
|
|
. 2.28. |
||||||||||||||||||
s = |
|
|
|
ç1 |
- expç |
- |
÷÷ × |
ç |
- |
|
|
|
÷ |
v = |
|
|
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|
|
|
|||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
ç |
|
|
|
|
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
|
|
÷ |
|
|
|
|
1 b |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
k |
è |
|
|
è m øø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k è v v0 ø |
|
|
|
|
|
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|||||||||||||
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|||||||||||||
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|
v |
|
+ m t |
|||||||||||||||||
|
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|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
æ |
2p |
ö2 |
|
|
|
|
|
−2 |
2 |
|
|
æ |
2p |
ö2 |
|
|
−2 |
2 |
|
a1 |
|
|
|
a1 |
|
|
|
|
|
|
a2 |
||||||||||||
ç |
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
ç |
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
a1 = ç |
|
÷ |
|
R1 » |
3,4×10 |
|
м/с ; |
a2 |
= ç |
|
÷ R2 |
» 0,6×10 |
|
м/с ; |
|
|
|
|
» |
5,8 ; |
|
» 0,0035 ; |
|
» 0,0006 . |
|||||||||||||||||||
T |
|
|
|
T |
|
|
a |
2 |
|
g |
g |
||||||||||||||||||||||||||||||||
è |
1 |
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
2 |
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.29. Геостационарный спутник покоится относительно неинерциального земного наблюдателя под действием двух равных по величине и противоположно направленных сил: си-
|
æ |
T ö |
2 |
» 42375 км. 2.30. |
|
лы притяжения к Земле и центробежной силы инерции. r = 3 GM ç |
|
÷ |
|
||
|
|||||
è |
2p ø |
|
|
Пусть поезд идет на север. Под действием силы инерции Кориолиса, направленной на восток, колеса будут давить на восточный рельс с силой, равной силе Кориолиса.
¢ |
×10 |
3 |
Н. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FКор = 2mv Wsin j » 3,8 |
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|
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|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2pg æ |
2H ö |
3 |
|
|
|||
2.31. Тело отклонится на восток на расстояние |
s¢ = |
2 |
|
см. 2.32. Пуля откло- |
||||||||||||
|
ç |
|
÷ |
|
» 24 |
|||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3T |
ç |
÷ |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
g ø |
|
|
|
|||
нится на восток на расстояние x = |
2p s2 |
sin j » 7 см. 2.33. Ускорение Солнца при движении |
||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
T v¢ |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вокруг Земли равно a = 4p2R » 7,9×102 м/с2. Сила притяжения Солнца к Земле создает ус-
T 2
корение a = GMR2 »1,8×10−8 м/с2, что приблизительно в 4×1010 раз меньше необходимого.
124
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Ошибочным является предположение о том, что с Землей связана ИСО. Признание неинерциальности (из-за суточного вращения Земли) земной системы отсчета приводит к необходимости учета силы Кориолиса, действующей на Солнце в направлении к Земле:
FКор = 8p2R MС »15,8×102 × MС и центробежной силы инерции, действующей на Солнце в
TЗ2
направлении от Земли: |
æ |
2p |
ö |
2 |
2 |
× MС. Из приведенных вычислений видно, |
ç |
÷ |
R » 7,9×10 |
||||
Fц.б. = MСç |
T |
÷ |
|
|||
|
è |
З |
ø |
|
|
|
что ускорение a » 7,9×102 |
м/с2 при движении Солнца вокруг Земли обеспечивается силами |
|||||
инерции a = |
1 |
(F |
- F |
|
)= (15,8 - 7,9)×102 |
м/с2, а сила тяготения «вносит вклад» на 10 |
|
|
|||||
|
|
Кор |
ц.б. |
|
|
|
|
MС |
|
|
|
|
порядков меньший и ее в этой проблеме можно не учитывать. (Интересно, какое яблоко должно было упасть на голову И. Ньютону, сидящему под яблоней, чтобы он открыл закон всемирного тяготения, пользуясь земной системой отсчета?!)
|
|
= 4,2 Н. 2.35. F = mW2R = 45 Н. |
|
2.34. F |
= 2mv W |
1+ W2t2 |
|
Кор |
0 |
|
4 |
|
|
|
2.36.Fц.б. = mW2r = 8 Н. FКор = 2mv′W =12 Н.
2.37.F = mWW2r2 + 4(v¢)2 = 3 Н. 2.38. F = mW2l = 25 Н.
2.39. v = 2Wl =1 м/с. 2.40. F = mg2 + (Wx)2 + (2v¢W)2 .
2.41.F = mg2 + (Wx)2 + (2v¢W)2 .
2.42.F = 2mWv02 - W2 (l2 - x2 ).
3.1, 3.2. |
|
F =100 Н. 3.3. P = 5 кг∙м/с. 3.4. Нет. 3.5. Сохраняются на X и Z. 3.6. |
|||||||||||||||||||||
F = (6t +1)j ; |
|
F = 2 Н. 3.7. v = 0. 3.8. v = 2 м/с. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
3.9. v =1 м/с. 3.10. v =10 м/с. 3.11. v = 5 м/с. 3.12. Одновременно |
v1 = |
2m |
|
v¢ ; последо- |
|||||||||||||||||||
M + 2m |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
вательно v2 = |
|
2m |
|
v¢ ; v2 |
= M + 2m . |
3.13. Fреакт = u |
|
dm |
|
= 50 кН. 3.14. v = u ln(2,7)= u. |
|||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||
M + m |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
v1 |
|
M + m |
|
|
|
dt |
|
|
|
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||||
|
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|
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|
|
|
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|||||||||
æ |
|
|
|
M |
ö |
км/ч. |
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|||||||
ç |
|
|
|
|
|
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
3.15. v1 = u lnç M - m |
÷ »1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
è |
|
|
|
1 |
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
æ |
|
|
M |
|
|
M - (m01 + m1) |
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
ç |
|
|
|
|
|
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
3.16. v2 = u lnç M - m M - (m |
+ m + m )÷ » 3,5 км/с. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
è |
|
|
1 |
|
|
01 |
1 |
2 ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
æ |
|
M |
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
||||
ç |
|
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 кг∙м/с. 3.20 - 3.23. P |
= 0 . 3.24. |
|||||||
3.17. v = u lnç m |
÷ » 2,3 км/с. 3.18. V = 2,5 м/с. 3.19. P = |
||||||||||||||||||||||
è |
|
|
|
|
0 |
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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F = |
2mv2 |
|
. 3.25. F = 8mv2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
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||||||
l |
|
|
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|
|
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|
|
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|
|
|
|
|
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||||||||
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
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|
|
|
||||
3.26. F = |
|
|
2mv2 |
. 3.27. F = 32mv2 |
. 3.28. F = |
2mv2 |
. |
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|||||||||
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l |
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||||||||||||
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l |
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|
l |
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|
3.29. F = |
|
18mv2 |
. 3.30. F = |
2mv2 |
. 3.31. F = 50mv2 . |
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l |
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l |
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||||||||||
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l |
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||
3.32. F = |
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2mv2 |
. 3.33. F = 9 mv2 . |
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||||||||
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l |
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2 |
l |
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4.1. A = 5 Дж. 4.2. A = −1 Дж. 4.3 - 4.5. A = 0 . 4.6. A = −4 Дж. 4.7. A = GmM |
. 4.8. |
||||||||||||||||||||||||||||
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2R |
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|
A = - GmM » -2×108 Дж. 4.9, 4.10. N =17 Вт. 4.11. |
N = 0; |
N = mg(gt - v sin a). 4.12. |
||||||||||||||||||||||||||||
|
2R |
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0 |
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||||
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A = −600 Дж. |
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||||
4.13. A =100 Дж. 4.14. T =1 Дж. 4.15. A = - |
|
mv2 |
|
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|
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|
|
mv2 |
|
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|
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|||||||||||||||
|
0 |
; |
¢ |
= |
|
|
|
0 |
|
. Да, работа силы зависит от сис- |
||||||||||||||||||||
2 |
|
|
2 |
|||||||||||||||||||||||||||
A |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
темы отсчета. 4.16. N = mg u |
. 4.17. Нет. 4.18. Да. 4.19. Нет. 4.20. U = |
m1m2 |
g(H1 - H2 )=1,5 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
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||||||||||||||||||||||||||||
|
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2 |
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m2 - m1 |
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||||||
Дж. |
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4.21. U (x1)-U (x2 )= mg(x1 - x2 )= -mgH. 4.22. |
|
U = 4 |
Дж. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
4.23. U = −8 Дж. 4.24. DU = |
GmMH |
. 4.25. Нет. 4.26. F |
|
= -100 Н. 4.27, 4.28. F = - GmM . |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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|
(R + H )R |
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X |
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r |
r2 |
||
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||||
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1 |
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|
1 |
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|
|
1 |
|
|
|
||||
4.29. F |
= Ax(x2 + y2 + z2 )− |
|
; |
F |
= Ay(x2 + y2 + z2 )− |
|
; |
F |
|
= Az(x2 + y2 + z2 )− |
|
. |
|
|||||||||||||||||
2 |
2 |
|
2 |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
X |
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Y |
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|
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Z |
|
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|
|
4.30. F = 2Ax(x2 + y2 + z2 )−1; |
F |
= 2Ay(x2 + y2 + z2 )−1; F |
|
= 2Az(x2 + y2 + z2 )−1. 4.31. |
||||||||||||||||||||||||||
|
X |
|
|
|
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|
|
|
|
Y |
|
|
|
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|
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
F = -(axi + byj - czk ).
4.32. Положение равновесия r = 0 устойчиво. 4.33. Положение равновесия r = 0 неустойчиво.
4.34. Положение равновесия r = |
2a |
|
устойчиво. 4.35. A = −10 Дж. 4.36. |
||||||||||||
b |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
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|
|||
A = - m (2gh - (v2 - v2 )). |
|
|
|
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||||
2 |
|
0 |
|
|
|
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||
|
|
|
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|
|
|
æ |
|
|
mw2 ö |
|||||
|
|
|
|
2 2 |
ç1+ |
|
|
|
÷ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
(v2 - v2 ). 4.38. A = |
|
ç |
|
|
k |
÷ |
|
||||||
4.37. A = - m |
mw l0 |
|
è |
|
|
ø |
. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
2 |
0 |
|
2 |
|
æ |
|
mw2 ö2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ç1 |
- |
|
|
÷ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
k |
÷ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
ø |
|
||||
4.39. dT = - |
2 |
» -0,67. 4.40. dT = - 1 |
» -0,33. 4.41, 4.42. Кинетическая энергия системы мо- |
||||||||||||
|
|||||||||||||||
3 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лекул увеличилась. 4.43 - 4.45. Кинетическая энергия системы молекул уменьшилась. 4.46.
126
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dT = |
DT |
= - |
1 |
|
|
. 4.47. U |
=15 |
|
Дж. 4.48. v = |
|
|
|
gH |
. 4.49. h = |
R æ |
+ 2 |
H |
ö |
|
здесь |
R £ H £ |
5 |
R. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ç1 |
|
|
|
÷; |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T |
|
|
|
m |
|
|
|
3 |
|
3 |
R |
2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
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1+ |
|
|
|
|
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è |
|
|
|
ø |
|
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M |
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|||
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99 Mg |
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1- |
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m |
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||||||||||||||
4.50. k = |
|
. 4.51. v = |
|
M |
|
|
v . |
|
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||||||||||||||||||||||||||
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|
2 |
|
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|
h |
|
|
|
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|||||||||||||||||||
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1+ |
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m |
0 |
|
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M |
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||||||
|
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|
m |
|
|
|
|
|
|
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|
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|
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|
æ |
1 |
|
|
|
ö |
|
|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
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|
|
|
|
|
|||||
4.52. m = 3m . 4.53. |
|
1 |
|
= 2. 4.54. a = arctgç |
|
|
|
|
|
|
÷ » 35° . |
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
m2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
2 |
ø |
|
|
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|
|
|
|
|
||||||||||||
4.55. |
|
|
|
|
13 |
|
»1,2. 4.56. M = |
|
p2 |
+ p2 - 2 p |
0 |
p cosa |
|
|
|
|
|
4.57. Кинетическая энергия системы мо- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
k = |
|
|
|
|
|
|
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|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 - p2 |
|
|
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|
0 |
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лекул не изменилась. 4.58. |
|
|
~ |
= 0,625 Дж. 4.59. |
|
|
~ |
|
= 5 Дж. 4.60. |
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
Дж. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
T |
|
|
|
T |
T |
=10 Дж. 4.61. T = 2,5 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.62. |
~ |
= 40 |
|
Дж. |
|
|
|
|
|
|
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||||||||||
T |
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|||||||||||||
|
5.1, 5.2. M = 0; |
l = 0. |
|
5.3. M =12,5k; |
l = |
M |
|
= 5 м. |
|
|
|
|
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F |
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||
5.4. M = -12,5k; |
|
l = 5 м. 5.5. M = -8k; l = 4 м. 5.6, 5.7. L = 0. |
|
|
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|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.8. L =12,5k. 5.9. L = -12,5k. 5.10. L = -8k. 5.18. L = mgR sin αt. 5.19. v |
|
= v |
r1 |
|
sin a |
. 5.20. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
sin b |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
2 |
|
1 r |
|
|
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||||
|
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|
2 |
|
|
|
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|
|||
v r = v |
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r . 5.21. |
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~r |
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m1 m2 |
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[vr |
r |
]. |
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L = |
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,l |
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1 |
1 |
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2 |
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m1 + m2 |
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1 |
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~ |
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2 |
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|
r |
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||||||||
5.22. L = |
|
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mv0l; вектор |
~ |
направлен от читателя, за лист. |
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L |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 |
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||||
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|
~ |
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2 |
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|
~ |
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1 |
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mv2 |
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|
~ |
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mv2 |
|
|
v t |
|
|
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||||||||||
5.23. |
L |
= |
|
|
|
|
mv l. |
5.24. L |
= |
|
|
mv l; DE = - |
|
0 |
. 5.25. |
L = mv l. |
5.26. |
|
DE = - |
|
0 |
; |
|
N = |
|
0 |
. |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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5 |
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0 |
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2 |
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0 |
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4 |
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|
0 |
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4 |
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|
4pl |
|
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|||||
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F1 |
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|
= |
F2 |
|
|
|
= |
F2 |
|
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|
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|
6.1. α = 45°; a |
= |
|
|
2 |
|
. 6.2. α = 0°; a |
C |
. 6.3. α = 90°; a |
C |
|
. 6.4. α = 45°; |
|
|
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C |
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m |
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m |
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m |
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||||||||
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aC = 3mF2 . 6.5. α = 45°; aC = 2mF1 .
6.6. α = 45°; aC = Fm2 . 6.7. α = arctg2 ≈ 63°; aC = 5mF1 .
6.8. α = 180°; aC = Fm1 . 6.9, 6.10. aC =10 м/с2. 6.11. aC = 0 .
6.12. M = F22l ; вектор M направлен к читателю вдоль оси Z.
6.13, 6.14. M = F2l ; вектор M направлен к читателю вдоль оси Z. 6.15. M = 2F2l ; вектор
4
M направлен к читателю вдоль оси Z.
6.16. M = F1R ; вектор M направлен от читателя. 6.17. M = 2F2R ; вектор M направлен к чи-
127
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тателю. 6.18. M = 0 . 6.19. M = F R ; вектор M направлен к читателю. 6.20, 6.21. I = mR2 . |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
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|
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|
2 |
|
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|
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||||||
6.22, 6.23. I = mR2 |
. 6.24. I = 3mR2 |
. 6.25. I = ml2 . 6.26. I = ml2 . 6.27. I = |
7ml2 . |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
10 |
|
|
3 |
|
12 |
|
|
48 |
|
||||||||||
6.28. I = ml2 . 6.29. I = ma2 . 6.30. I = ma2 . 6.31. I = 2mR2 . |
|
|
|
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|
|
|
9 |
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|
|
6 |
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|
|
24 |
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|
|
|
|
|
|
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|
|||
6.32. I = |
3mR2 |
. 6.33. I = |
ml2 |
. 6.34. I = |
|
|
7ml2 |
. 6.35. I = |
ml2 |
. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
2 |
|
|
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48 |
|
|
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3 |
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|
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9 |
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|
|
|
|
|
|||||
6.36. I = m (a2 |
+ b2 ). 6.37. I = |
|
m |
(a2 |
+ 4b2 ). 6.38. I = m (a2 |
+ b2 ). 6.39. I = |
m |
(a2 + b2 ). 6.40. |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
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3 |
|
|
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12 |
|
|
|
3 |
|
12 |
|
|
|
|
|||||||||
I = |
m |
(a2 |
+ 4b2 ). 6.41. I = |
ma2 |
. |
|
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|||||||||
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||||||||||||
12 |
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3 |
|
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|
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|
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|
|
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|
|
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|
||||
6.42. I = mR2 . 6.43. I X |
= mR2 . 6.44. I X |
|
= mb2 . 6.45. IY |
= ma2 . 6.46. I X = mb2 . 6.47. |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
3 |
|
|
12 |
|
|
|||||
IY = |
ma2 |
. 6.48. IZ |
= |
ma2 |
β = |
6F |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
12 |
3 |
. 6.49. |
|
|
|
2 ; вектор β направлен к читателю вдоль оси Z. |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
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|
|
ml |
|
|
|
|
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|
|
|||||
|
12F2 |
|
3 |
|
F2 ; вектор |
||||||||||||||||||||||
6.50, 6.51. β = |
; вектор β направлен к читателю вдоль оси Z. 6.52. β = |
2 |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ml |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
|
ml |
βнаправлен к читателю вдоль оси Z. 6.53. β = mR2F ; вектор β направлен от читателя. 6.54.
β= 4mRF2 ; вектор β направлен к читателю.
6.55. β = 0 . 6.56. β = 2mRF2 ; вектор β направлен к читателю.
6.57. β = 7,5 с–2. 6.58. β = 0 . 6.59. β = 60 с–2. 6.60. τ = 10 с.
6.61. F =100 Н. 6.62. M ≈ 3,35 Н∙м. 6.63. M ≈ 0,63 Н∙м.
6.64. F = 2 Н. 6.65. F = 20 Н. 6.66. ω = 250 с–1. 6.67. I = 0,62 кг∙м2. 6.68. a ≈1,8 м/с2. 6.69.
I = 4,95 кг∙м2. 6.70, 6.71. a = |
|
|
|
m2 − μm1 |
|
|
g . 6.72. β = |
|
m2 − μm1 |
|
|
g |
. 6.73. a |
= |
2 |
g sin α . 6.74. |
|||||||||||||||||||
|
|
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|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||
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|
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|
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|
1 |
|
m |
+ m + m |
|
|
|
|
|
m |
+ m + m |
|
R |
C |
3 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
2 |
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
a = |
g |
sin α . 6.75. β = |
2g |
sin α . 6.76. β = |
g |
sin α . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||
|
|
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|
|
|
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C |
2 |
|
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3R |
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|
2R |
|
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|||||||
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
7.1. L = 0,2 кг∙м2∙с–1. 7.2. L = 9 кг∙м2∙с–1. 7.3. ω = |
2m2v02d |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
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m R2 |
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1 |
|
|
|
|
|
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|
7.4. ω = |
2m2v02d |
. 7.5. ω = |
|
|
|
m2v02d |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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||||||||||||||
(m + 2m )R2 |
m R2 |
|
+ m d |
2 |
|
|
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|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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1 |
2 |
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|
|
|
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1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
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||||
|
|
|
|
|
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||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
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|
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2m2 (v02 − v2 )d |
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3 |
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m2v02 |
|
|
|
|
|
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|
|
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||||
7.6. ω = |
|
. 7.7. |
ω = |
|
2 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
m R2 |
|
(m + 3m |
)l |
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||
|
|
|
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1 |
|
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|
|
|
|
|
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1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
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128 |
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3 |
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|
m2 (v02 |
|
+ v2 ) |
|
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12m2v02 |
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||||||||||||||||||||
7.8. w = |
2 |
. 7.9. w = |
|
|
. |
|
|
|
|
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|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
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|
m l |
|
|
|
|
(4m + 3m |
2 |
)l |
|
|
|
|
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1 |
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1 |
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|||||
|
|
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|
|
|
|
3m |
(v + v ) |
|
|
|
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|
r |
I w + I |
2 |
w |
2 |
|
|
|
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|
|
|
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|
|
|
|
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|
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||||||||||||||||||||||||||
7.10. w = |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
02 |
|
|
|
2 |
. 7.11. w = |
|
1 1 |
|
|
|
. |
|
|
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7.12, 7.13. L = 0,4 кг∙м2∙с–1. 7.14. L = 0,4 кг∙м2∙с–1. 7.15. ω = 5 с–1. 7.16. ω = 2 с–1. 7.17. |
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30 |
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–1 |
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» 4,3 |
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2m |
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7.19. j2 = |
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4p |
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. 7.20. |
m2 |
= 6 . 7.21. w = |
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2m1v¢ |
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(2m + m )R |
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1+ |
2m |
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1 |
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1 |
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7.22. W = |
ç1 |
+ |
2 m |
÷w . 7.23. |
|
W = |
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m1 |
. 7.24. Ω = |
I |
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1 . |
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2 |
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2 |
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7.25. Ω = |
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2ω |
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2 –1 |
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1 |
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2 |
–1 |
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L |
= 1 кг∙м ∙с |
. 7.27. L |
= |
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кг∙м ∙с . |
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3 |
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+1 |
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7.28. T = 20 Дж. 7.29. T =100 Дж. 7.30. T = 6 Дж. 7.31. T = 1 Дж. 7.32. T = 0,4 Дж. 7.33. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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I1I |
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r |
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r |
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2 |
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A = - |
2 (w1 - w2 ) |
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2(I |
+ I |
2 |
) |
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4m1 - 3m2 |
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~ |
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¢ |
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m1 |
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7.34. |
v2 |
= w0l |
|
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. 7.35. v = v0 |
|
. 7.36. |
T |
|
= |
4,5 Дж. 7.37. T = 9 Дж. 7.38. T = 1 |
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|
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m + 3m |
|
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4m + 3m |
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2 |
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1 |
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2 |
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Дж. 7.39. T = 3 Дж. 7.40. n = 2 . |
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7.41. n =1. 7.42. H = 0,6 м. 7.43. L = 0,4 кг∙м2∙с–1. |
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2 |
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–1 |
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–1 |
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2 |
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||||
7.44. L = 0,1 кг∙м ∙с . 7.45. |
ω =10 с . 7.46. n = |
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»1,15 . |
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3 |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.47. W = mgl |
|
» 0,7 рад/с. 7.48. M = 2πnIv / R ≈ 6 кН∙м. |
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|||
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8.1. xm = 0,25 м; j01 »1,57 рад; x ≈ −25 см. 8.2. xm = 0,025 м; j01 = 0 рад; x ≈ −4 мм. 8.3. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
xm = 0,25 м; j01 » 84°; |
x ≈ −6 см. |
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8.4. xm = 0,25 м; |
j01 »1,57 рад; vx » 0,174 м/с. 8.5. xm = 0,025 м; j01 = 0 рад; vx » 0,1 м/с. 8.6. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x |
m |
= 0,25 м; |
|
j |
01 |
» 84°; |
v |
x |
» 0,07 м/с. 8.7. x |
|
|
|
|
= 0,25 м; j |
01 |
»1,57 рад; |
a |
x |
» 3,9 м/с2. 8.8. |
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x |
m |
= 0,025 м; |
j |
01 |
= 0 рад; |
a |
x |
» 0,07 м/с2. 8.9. x » 0,25 м; |
j |
01 |
» 84°; |
a |
x |
» 0,25 см/с2. 8.10. α(t) = |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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3°sin(3,54t + 90°) = 3°cos(3,5t).
8.11. α(t) ≈ 4,1°sin(3,5t). 8.12. α(t) ≈ 5°sin(3,5t + 0,6).
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8.13. T = 2p |
|
Dl |
|
|
» 0,08 с. 8.14. T = 2p |
|
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m |
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» 0,62 с. |
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g |
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ç |
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4 |
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÷ . 8.34. w = |
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ç |
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+ |
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÷ |
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. 8.35. x = 0 ; |
w = a |
|
0 |
. 8.36. |
x* = |
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; |
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65 |
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m ø |
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2D |
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1 3 |
D |
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w = |
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. 8.37. x = a ; |
w = |
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. 8.38. x = 0 ; w = a |
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. 8.39. x* = 2 |
a ; w = |
2 |
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a |
m . |
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a |
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m |
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m |
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2ma3 |
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8.43. xm = 7 м. 8.44. xm » 4,3 м. 8.45. |
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xm = 3 м. 8.46. xm » 5,2 м. |
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8.47. x1 и x2 ; x2 |
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и x3 . 8.48. x1 и x3 ; |
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xm = x1 + x3 = 4 м. |
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8.49, 8.50. Да. 8.51. Нет. 8.52. E = 20 Дж. 8.53. E = 10 Дж. |
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8.54. E = 0 Дж. 8.55. E = 10 Дж. 8.56. E = 20 Дж. 8.57. w = 52,1 с−1 ; w |
2 |
= 47,9 с−1 ; T » 2,75 с . |
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n1 + n2 |
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=100 . |
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2 |
) |
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||||
8.68. τ =10 с . 8.69. t = 5 с . 8.70. w = 20 с−1 . 8.71. t = 0,1с . |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8.72. b = 0,01 с−1 . 8.73. t = 50 с . 8.74. w |
|
= 20 с−1 . 8.75. N |
e |
|
|
=103 . 8.76. Q =103 . 8.77. N |
e |
=100 . |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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8.78. T =10 с . 8.79. x |
= x |
m0 |
; v |
x |
= x |
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w . 8.80. t |
n |
= |
è |
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è b |
ø |
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; здесь n = 0, 1, 2, … . |
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8.81. T = (4p2 + l2 )Dgx » 0,7 с . 8.82. Q = lnpNh » 498 .
8.83. Q = 12 (w0t)2 -1 » 3000 . 8.84. Q = 12 4 l ln2 h -1 »130 .
|
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8.85. j = arctg |
æ w |
ö2 |
- 2 ≈ 84°. |
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