Методические рекомендации по решению задач по физике для 1 курса.
методическая разработка

Санкт-Петербургское государственное бюджетное Профессиональное   образовательное учреждение «Колледж Петербургской моды».

Методические рекомендации по решению Задач по физике для 1 курса КПМ. Преподавателя физики: Вороновой Галины Викторовны.

Г. Санкт-Петербург. 2018г.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ

Как решать задачи по кинематике * прямолинейного движения

• При решении задач нужно уметь переходить от векторной записи уравнения движения к записи данного уравнения в проекциях. Знаки проекций векторов начальной координаты определяются условием задачи и направлением оси координат.
• Прямолинейную систему координат выбирают таким образом, чтобы одна из осей системы совпадала с направлением движения тела, причем более удобно совместить начало системы с исходным положением тела.

При решении задач рекомендуем соблюдать последовательность:

1. Сделайте чертеж с указанием сил, действующих на тело. Считайте, что все силы приложены к центру масс тела. Укажите другие векторные величины.

2) Запишите уравнение второго закона Ньютона (динамическое уравнение движения) в векторной форме: — векторная сумма всех сил (равнодействующая), действующих на тело.

3) Запишите уравнение движения в проекциях на оси координат.

4) Запишите дополнительные формулы (для определения массы, скорости, координат, силы трения и т. д.).

5) Найдите искомые величины, решая составленные уравнения.

При решении задач рекомендуем соблюдать последовательность:

1. Сделайте чертеж, рисунок,  поясняющий процесс, описанный в задаче.
2. Выберите удобную систему координат, связанную с телом отсчета. Укажите начало отсчета времени.
3. Запишите уравнения, связывающие отдельные кинематические характеристики, в проекциях на координатные оси.
4. Определите значение координат, скорости, ускорения в выбранной системе отсчета.
5. Запишите дополнительные условия, связывающие кинематические величины.

(6) Решите составленную систему уравнений относительно

искомой величины.

7. Произведите вычисления. Оцените полученный результат

10.4. ДВИЖЕНИЕ С ПОСТОЯННЫМ УСКОРЕНИЕМ

(графические задачи)

УРОВЕНЬ А

А1. По графику зависимости скорости тела от времени, изображенному на рисунке 18, о ределите, чему равны скорость тела и путь, пройденный этим телом за 5 с.

А2. По графику зависимости скорости тела от времени, изображенному на рисунке 19, о ределите, чему равны начальная скорость тела, скорость тела через 3 с после начала движ ния, его ускорение и путь, пройденный телом за время, равное 5 с.

A3. По графику зависимости скорости тела от времени, изображенному на рисунке 20, о ределите, чему равны начальная скорость тела, скорость тела через 10 с после начала движ ния, его ускорение и путь, пройденный телом за 10 с.

А4. По графику зависимости скорости тела от времени, изображенному на рисунке 21, oi ределите, чему равны начальная скорость тела, скорость тела через 5 с после начала движ: ния, его ускорение и путь, пройденный телом за 5 с.

А5. По графику зависимости скорости тела от времени, изображенному на рисунке 22, oi ределите, чему равны начальная скорость тела, скорость тела через 10 с после начала движ: ния, его ускорение и путь, пройденный телом за 10 с.

А6. Заполните таблицу, используя график зависимости скорости тела от времени (рис.  23

Начальная        Ускорение        Уравнение        Уравнение        Характер

скорость        а, м/с2        скорости        перемещения        движения

vQ9 м/с        тела

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ

Как решать задачи с применением законов динамики

• При поступательном движении тела можно рассматривать движение только одной его точки — центра масс. Следует считать, что в центре масс сосредоточена вся масса тела и к нему приложена равнодействующая всех сил, действующих на тело. S? Направление ускорения всегда совпадает с направлением равнодействующей силы. Направьте одну из осей координат

вдоль вектора ускорения, а другую — перпендикулярно к ней. Согласно второму закону Ньютона, алгебраическая сумма проекций на первую ось равна произведению массы тела на его ускорение, а на вторую — нулю.

(если рассматривать движение системы тел, то уравнение движения запишите для каждого тела системы.

Силы порождаются только телами и никак не скоростью,
инерцией и т. п. Тело не может само себе сообщать ускоре
ние. Сила тяги, сообщающая машине ускорение, связана с
силой трения покоя (колеса воздействуют на землю, а земля —
на колеса).        

Реакция опоры N и натяжения связей (нитей, веревок, тросов и т. п.) Т— это форма проявления силы упругости.

При решении задач воспользуйтесь следующими дополнительными формулами:

Для прямолинейного движения тела без изменения направления движения пройденный путь и модуль перемещения совпадают.   При   этом   можно   воспользоваться   формулами

 v = v0 + at;   без выражения проекции скорости и

перемещения, с убыванием меньше нуля.

Повторите следующие вопросы из курса математики: линейная функция и ее график, действия с векторами, координата точки, решение уравнений и системы уравнений, тригонометрические функции, соотношения прямоугольном треугольнике, соотношения в произвольном треугольнике.

10.6. ЗАКОНЫ МЕХАНИКИ НЬЮТОНА

УРОВЕНЬ А

А1. Электровоз трогается с места под действием силы тяги, равной 700 кН. Какое ускс ние он при этом сообщит железнодорожному составу массой 3000 т, если сила сопротивле! движению равна 160 кН? (0,18 м/с2.)

А2. Чему равна сила сопротивления движению, если вагонетка массой 1 т под действием лы тяги, равной 700 Н, приобрела -ускорение 0,2 м/с2? (500 Н.)

A3. Чему равна сила, действующая на стрелу подъемного крана, если груз массой 800 к начале подъема движется с ускорением 2 м/с2? (9,6 кН.)

А4. Мальчик массой 50 кг, скатившись на санках с горки, проехал по горизонтальной роге до остановки путь, равный 20 м, за время, равное 10 с. Чему равна сила трения, дег вующая на санки? (20 Н.)

А5. Груз массой 5 кг, привязанный к невесомой нерастяжимой нити, поднимают вертика но вверх с ускорением 3 м/с2. Чему равна сила натяжения нити? (65 Н.)

А6. По выпуклому мосту, радиус кривизны которого равен 40 м, движется автобус мас< 2 т со скоростью 36 км/ч. Чему равна сила, с которой автобус давит на мост в верхней его т ке? (15 кН.)

А7. Трос выдерживает максимальную нагрузку, равную 2,4 кН. С каким наибольшим ус рением можно поднимать груз массой 200 кг с помощью этого троса? (2 м/с2.)

А8. С какой силой на дно шахтной клети давит груз массой 100 кг, если клеть поднима ся вертикально вверх с ускорением, направленным в сторону движения клети и равн 0,2 м/с2? (1020 Н.)

А9. С каким ускорением падает тело массой 3 кг, если сила сопротивления воздуха pai 12 Н? (6 м/с2.)

А10. Чему равна сила, действующая со стороны автомобиля массой 5 т на вогнутый мое момент прохождения середины этого моста? Автомобиль движется с постоянной по модулю с ростью, равной 36 км/ч. Радиус кривизны моста равен 500 м. (51 кН.)

уровень в

81. Чему равна сила, заставляющая работать двигатели самолета при разгоне перед взлете если длина разбега равна 500 м, взлетная скорость равна 40 м/с, масса самолета — 17 т, а ла сопротивления движению равна 4400 Н? (31,6 кН.)
82. Подвешенное к динамометру тело массой 400 г поднимается вертикально вверх с ус: рением 3 м/с2. Какую силу показывает динамометр? (5,2 Н.)
83. Два тела массами 1 и 3 кг соединены нитью, перекинутой через блок. Чему равно корение при движении этих тел и сила натяжения нити? Трением в блоке и его массой мс но пренебречь. (5 м/с2; 15 Н.)
84. Автомобиль массой 5 т движется со скоростью 36 км/ч. Чему равна сила трения, ее тормозной путь автомобиля равен 10 м? (25 кН.)
85. На автомобиль массой 2 т действует сила трения, равная 8 кН. Чему равна началы скорость автомобиля, если его тормозной путь равен 50 м? (20 м/с.)
86. Стальная проволока выдерживает максимальную нагрузку весом 6000 Н. С каким м симальным ускорением можно поднимать груз массой 500 кг, чтобы проволока не оборвала* (2 м/с2.)
87. Самолет делает «мертвую петлю» радиусом 500 м при движении с постоянной по моду скоростью 360 км/ч. Чему равна сила, с которой летчик массой 80 кг действует на сиденье молета в верхней точке петли? (800 Н.)
88. Шарик массой 0.05 кг подвешен на невесомой и нерастяжимой нити. Чему равна ci упругости, если шарик при своем движении с постоянной по модулю скоростью опис вает в горизонтальной плоскости окружность, а нить составляет с вертикалью угол, равн 60°? (1 Н.)
89. К одному концу веревки, перекинутой через неподвижный блок, подвешен груз масс 10 кг. С какой силой надо тянуть за другой конец веревки, чтобы груз поднимался с уско нием 2 м/с2? (120 Н.)

В10. С какой скоростью должен двигаться мотоциклист по выпуклому мосту, чтобы прос чить провал на его середине? Радиус кривизны моста равен 40 м. (20 м/с.)

УРОВЕНЬ С

С1. Тело массой 40 г, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью 30 м/с, дост ло высшей точки подъема через 2,5 с. Чему равна сила сопротивления воздуха, если ее с тать постоянной? (0,08 Н.)

С2. Тело массой 120 кг при помощи каната равноускоренно опускается вниз и проходит пу равшлй 72 м, за время, равное 12 с. Чему равен вес тела? (1080 Н.)

СЗ. Шар массой 4 кг, подвешенный на нер?,стяжимой и невесомой нити длиной 1 м, сов шает колебания в вертикальной плоскости. Чему равна сила натяжения нити в тот моме когда она обпаз\тет с веотикалью угол 60°, а скорость шара равна 1,5 м/с? (29 Н.)

10.7. СИЛЫ В МЕХАНИКЕ1 УРОВЕНЬ А

А1. При старте с поверхности Земли космическая ракета движется вертикально вверх с ускорением 20 м/с2. Чему равен вес космонавта в кабине, если его масса равна 80 кг? (2,4 кН.)

А2. Шайба скользит по гладкой поверхности с ускорением -2 м/с2. Чему равен коэффициент трения между шайбой и поверхностью? (0,2.)

A3. К пружине жесткостью 300 Н/м подвешена гиря массой 600 г. Чему равно удлинение пружины в случае, когда гиря поднимается вертикально вверх с ускорением 0,2 м/с2? (2 см.)

А4. Чему равна сила тяги тепловоза, если поезд массой 3000 т набрал скорость 54 км/ч через 2 мин после начала движения? Коэффициент трения равен 0,02. (975 кН.)

А5. Пружина жесткостью 100 Н/м одним концом привязана к потолку лифта, а другим концом — к гирьке массой 100 г. Чему равно ускорение лифта, если пружина растягивается на 1,2 см? (2 м/с2.)

А6. Ведерко с водой привязано к веревке длиной 0,6 м и равномерно вращается в вертикальной плоскости. Чему равна его скорость, если вода в верхней точке траектории из него не выливается? Масса ведерка с водой равна 2 кг. (2,45 м/с.)

А7. Тело скользит равномерно по наклонной плоскости. Чему равен при этом коэффициент трения, если угол наклона плоскости равен 40°? (0,84.)

А8. По выпуклому мосту -с радиусом кривизны 90 м движется автомобиль. Какой должна быть его минимальная скорость, чтобы пассажиры в нем испытали состояние невесомости? (30 м/с.)

А9. Тело скользит с наклонной плоскости, угол наклона которой равен 30 . Коэффициент трения равен 0,2. Чему равно ускорение этого тела? (3,3 м/с2.)

'■ • А10. Велосипедист массой 80 кг движется по аттракциону «мертвая петля» со скоростью 36 км/ч. Радиус петли равен 4 м. Чему равен вес велосипедиста в верхней точке петли? (1200 Н.)

УРОВЕНЬ В

81. Тепловоз массой 100 т тянет два вагона с ускорением 0,5 м/с2. Чему равна сила тяги тепловоза, если коэффициент трения равен 0,006, а масса каждого вагона равна 50 т? (112 кН.)
82. Автомобиль массой 1,5 т через 20 с после начала движения развил скорость 90 км/ч. Чему равна сила тяги автомобиля, если коэффициент трения равен 0,02? (2175 Н.)
83. После удара клюшкой шайба массой 150 г скользит по ледяной площадке. Ее скорость при этом меняется в соответствии с уравнением v=20-3t. Чему равен коэффициент трения шайбы о лед? (0,3.)
84. На наклонной плоскости длиной 13 м и высотой 5 м лежит тело массой 26 кг. Коэффициент трения при этом равен 0,5. Какую силу надо приложить к телу вдоль плоскости, чтобы его сдвинуть с места и стащить? (21 Н.)
85. Деревянный брусок массой 2 кг тянут равномерно по деревянной доске, расположенной горизонтально, с помощью пружины жесткостью 100 Н/м. Коэффициент трения равен 0,3. Чему равно удлинение пружины? (6 см.)

В6.   Горизонтально   расположенный   диск   вращается   вокруг   вертикальной   оси,   делая 15 об./мин. Наибольшее расстояние от оси вращения, на котором тело удерживается на диске,

B7. На горизонтальной дороге автомобиль делает разворот радиусом 9 м. Коэффициент трения шин об асфальт равен 0,4. Чему должна быть равна максимальная скорость автомобиля при развороте, чтобы его не занесло? (6 м/с.)

88. Груз массой 45 кг перемещается по горизонтальной плоскости под действием силы 294 Н, направленной под углом 30° к горизонту. Коэффициент трения груза о плоскость равен 0,1. Чему равно ускорение движения груза? (5 м/с2.)
89. Тело скользит по наклонной доске, составляющей с горизонтом угол 45°. Пройдя расстояние 0,5 м, оно приобретает скорость 2 м/с. Чему равен коэффициент трения тела о плоскость? (0,43.)

В10. Камень, привязанный к веревке длиной 2,5 м, равномерно вращают в вертикальной плоскости (рис. 31). При каком значении периода обращения камня его вес в точке А станет равным нулю? (3,14 с.)

УРОВЕНЬ С

С1. Собака начинает тянуть санки, на которых сидит ребенок массой 25 кг, с постоянной силой 150 Н, направленной горизонтально. Какое расстояние проедут санки за время, равное 10 с, если коэффициент трения полозьев санок о снег равен 0,5? (50 м.)

С2. Ящик массой 60 кг начинают перемещать по горизонтальной поверхности с ускорением 1 м/с2, действуя на него с постоянной силой, направленной под углом 30° к горизонту. Чему оавна сила, с которой тянут ящик, если коэффициент трения скольжения равен 0,2? (186 Н.)