О.В. Кибис - Механика и молекулярная физика и термодинамика - Методические указания и сборник заданий (1264487), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

18. В K'-системе, движущейся со скоростью 0,4с параллельно оси Х системы K, в точке x' = y' = z' происходит вспышка света в момент времени t. Пучок направлен по оси Y'. Отразившись от зеркала, установленного на оси Y', пучок возвращается в исходную точку через
0,1 мкс. Полагаем, что испускание света – событие A, возвращение пучка в исходную точку – событие В. Определить время и расстояние между событиями A и В в системе K.

19. Частица массой М распалась на две частицы массами m₁ и m₂ . Определить энергию и импульс каждой из образовавшихся частиц. Частица M первоначально покоилась.

20. Определить импульс частицы, если ее масса равна М, а полная энергия в два раза больше кинетической.

Вариант 3

21. Материальная точка начинает двигаться по окружности радиусом R = 12,5 см с постоянным тангенциальным ускорением = 0,5 см /с². Определить:

1) момент времени, при котором вектор ускорения образует с вектором скорости угол = 45º;

2) путь, пройденный за это время движущейся точкой.

22. Тело соскальзывает без трения с двух горок (см. рисунок). Сравнить:

а) скорость тела в точках А и В;

б) время движения до точек А и В;

в) ускорения, с которыми движется тело в обоих случаях.

Рисунок к вопросу 22

23. Капля жидкости K, находящаяся на середине проволоки АВ, равномерно растеклась по ней (см. рисунок). Как изменились моменты инерции жидкости относительно осей X и Y? Масса капли равна m, длина проволоки – l, расстояние от оси Y до проволоки равно a.

Рисунок к вопросу 23

24. Определить, во сколько раз уменьшится скорость шара, движущегося со скоростью V₁ , при его соударении с покоящимся шаром, масса которого в n раз больше массы налетающего шара. Удар считать центральным, абсолютно упругим.

25. На рельсах стоит платформа с песком массой m₁ = 5 ·10 ³ кг. В песок попадает снаряд массой m₂ = 5 кг, летящий под углом α = 37° к горизонту со скоростью 400 м/с. Найти скорость платформы после неупругого удара и изменение импульса снаряда.

26. Найти момент импульса Земли относительно собственной оси вращения. Плотность Земли ρ = 5,5 ·10³ кг/м ³, радиус R = 6500 км, период обращения Земли T = 24 ч.

27. Определить кинетическую энергию гусеницы трактора, движущегося со скоростью V (см. рисунок). Масса гусеницы – m.

Рисунок к вопросу 27

28. Определить скорость частицы, если ее кинетическая энергия составляет половину полной энергии.

29. Время жизни μ-мезона в системе K равно 3·10^–6 с. Собственное время жизни частицы равно 2,2·10^–6 с (время жизни, связанное с системой K'). Определить расстояние, пройденное частицей до распада в системе наблюдателя (т.е. в системе K). Задачу решать, используя понятие «интервала».

30. Частица распалась на две одинаковые частицы массами m и импульсами в СЦИ равными Р. Найти массу распавшейся частицы М, скорость и кинетическую энергию образовавшихся частиц в системе центра инерции.

Вариант 4

31. Колесо автомашины вращается равнозамедленно. За время
t = 2 мин оно изменило частоту вращения от 240 мин^–1 до 60 мин^–1. Определить угловое ускорение колеса и число полных оборотов, сделанных за это время.

32. Вычислить моменты инерции тел, изображенных на рисунке:

а) стержень длиной l и массой m;

б) материальная точка массой m на невесомой нити длиной l;

в) стержень массой m и длиной l на невесомой нити длиной l.

Во всех случаях моменты инерции вычислять относительно оси, проходящей через точку О перпендикулярно к плоскости рисунка.

а б в

Рисунок к вопросу 32

33. В покоящийся шар 1 массой m упруго ударяется шар 2 массой m/2, двигавшийся со скоростью V. После удара шар 2 движется в направлении, перпендикулярном к первоначальному направлению движения. Под каким углом α к первоначальному направлению движения шара 2 будет двигаться после удара шар 1? Определить изменение импульса шара 2. Показать это изменение на диаграмме импульсов.

34. Тело массой M подвешено на нити, длиной l. В тело попадает пуля массой m, в результате чего тело отклоняется на угол α. Найти первоначальную кинетическую энергию пули:

а) если удар неупругий;

б) если горизонтальная скорость пули после удара равна 0;

в) если пуля отскакивает назад со скоростью V.

35. К диску, вращающемуся с угловой скоростью ω, приложена тормозящая сила под углом α к касательной (см. рисунок). Определить:

а) угловое ускорение при торможении;

б) количество оборотов, которое сделает диск до полной остановки;

в) работу, затраченную на остановку диска. Масса диска – m,
радиус диска – R. Построить зависимость ускорения, скорости и угла поворота от времени торможения.

Рисунок к вопросу 35

36. На скамейке Жуковского стоит человек и держит в руках стержень, расположенный вертикально по оси вращения скамейки. Скамейка с человеком вращается с частотой 1,0 об/с. С какой частотой будет вращаться скамейка, если стержень повернуть так, чтобы он принял горизонтальное положение и его конец оказался на оси вращения? Суммарный момент инерции человека и скамейки – 6,0 кг·м². Длина стержня – 2,4 м, его масса – 6,0 кг.

37. Из винтовки сделано в горизонтальном направлении два выстрела в щит, находящийся на расстоянии l = 50 м. После первого выстрела перед стволом винтовки поставили доску. Вторая пуля, пробив доску, попала в щит на h = 0,49 м ниже первой. Какая работа совершена пулей при пробивании доски, если начальная скорость пули
V₀ = 300 м/с? Масса пули m = 5 г.

38. Кинетическая энергия частицы оказалась равной ее энергии покоя. Определить скорость частицы.

39. В системе K происходит событие A, через время Δt в другой точке этой же системы происходит событие B. На каком расстоянии в системе K должны происходить эти события, чтобы в системе K' они были одновременны? K'-система движется со скоростью V относительно K-системы.

40. Покоящаяся частица испускает γ-квант с импульсом Ρ_γ. Масса дочерней частицы – m₀. Определить массу распавшейся частицы М_x.

Вариант 5

41. Тело соскальзывает без трения с наклонной плоскости. Построить зависимости пройденного пути, скорости и ускорения от времени. Записать соответствующие уравнения.

42. Гиря, положенная на верхний конец спиральной пружины, находящейся на подставке, сжимает ее на Δx = 2 мм. На сколько сожмет пружину та же гиря, упавшая с высоты h = 5 см?

43. Малый шарик, подвешенный на нити, движется по окружности в горизонтальной плоскости (см. рисунок). Найти отношение моментов инерции шарика относительно оси, проходящей через центр круговой траектории и точку подвеса, при углах отклонения нити α₁ = 60° и
α₂ = 30°.

Рисунок к вопросу 43

44. Движущийся шаp массой m упруго ударяется в шар массой M, который покоится. После удара шар массой m движется в направлении, противоположном первоначальному. Во сколько раз изменилась энергия шара массой m?

45. Шарик массой m = 0,1 кг, укрепленный на конце легкого стержня длиной l = 1,27 м, вращается в вертикальной плоскости. В верхней точке шарик имеет скорость V₀ = 4,13 м/с. Выразить потенциальную и кинетическую энергию шарика как функцию угла между стержнем и вертикалью. Считать α = 0 в нижней точке. Отсчет потенциальной энергии вести от нижнего положения.

46. Столб высотой h из вертикального положения падает на землю. Определить момент импульса L столба относительно точки вращения и скорость верхнего конца в момент падения. Масса столба – m .

47. Однородный цилиндр радиусом R скатывается без скольжения с наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол α. Угловая скорость вращения цилиндра ω. Найти время, за которое угловая скорость возрастает вдвое.

48. В системе K имеем неподвижный стержень длиной l = 1 м, ориентированный под углом 45° к оси X. Определить длину стержня l' и угол α' в системе K'. Скорость движения K' относительно K равна 0,5с (система K' движется параллельно оси Х).

49. При каких значениях скорости частицы ее релятивистский импульс отличается от классического на 10 %?

50. Скорость электрона равна 0,8с. Определить кинетическую энергию электрона в Мэв.

Вариант 6

51. Шар без скольжения скатывается с наклонной плоскости, составляющей угол с горизонтом. Определить значения скорости и ускорения поступательного и вращательного движения как функцию высоты Н. Построить графики зависимости этих величин от времени движения. Масса шара – m, радиус – R .

52. Под каким углом к горизонту следует установить ствол орудия, чтобы снаряд пролетал максимальное расстояние.

53. Снаряд, летевший на высоте 40 м горизонтально со скоростью
V = 100 м/с, разрывается на две равные части. Одна часть спустя время t = 1 с падает на землю точно под местом взрыва. Определить:

а) скорость другой части сразу после взрыва;

б) изменение импульса каждого из осколков снаряда.

54. Тело брошено под углом = 45° к горизонту с начальной скоростью V₀ = 25 м/с. Масса тела m = 130 г. Найти момент импульса тела L относительно точки бросания:

а) в момент, когда тело находится на вершине траектории;

б) в момент падения тела на землю.

55. Расположенный горизонтально однородный цилиндр массой M и радиусом R начинает вращаться вокруг закрепленной оси под действием груза массой m, прикрепленного к нити, намотанной на цилиндр. Найти время, за которое груз пройдет путь, равный h.

56. Сила, действующая на частицу массой m, задана уравнением (Н), где и – единичные векторы вдоль осей X и Y соответственно. Каково будет изменение импульса частицы за промежуток времени от 1,0 до 3,0 с?

Характеристики

Список файлов книги