Задание №630
Скорость легкового автомобиля в 2 раза больше скорости грузового, а масса грузового автомобиля в 2 раза больше массы легкового. Сравните значения их импульсов и кинетических энергий.
Решение
Дано:
$\frac{v_{л}}{v_{гр}} = 2$;
$\frac{m_{гр}}{m_{л}} = 2$;
Найти:
$\frac{Е_{л}}{Е_{гр}}$ − ?
Решение:
$E_{к}=\frac{mv^{2}}{2}$,
$\frac{Е_{л}}{Е_{гр}} = \frac{\frac{m_{л}v_{л}^{2}}{2}}{\frac{m_{гр}v_{гр}^{2}}{2}} = \frac{m_{л}}{m_{гр}} * \frac{v_{л}^{2}}{v_{гр}^{2}} = \frac{m_{л}}{m_{гр}} * (\frac{v_{л}}{v_{гр}})^{2}$;
$\frac{Е_{л}}{Е_{гр}} = \frac{1}{2} * 2^{2} = 2$;
Импульс любого тела равен произведению массы тела на его скорость.
P = mv;
$\frac{P_{л}}{P_{гр}} = \frac{m_{л}v_{л}}{m_{гр}v_{гр}} = \frac{m_{л}}{m_{гр}} * \frac{v_{л}}{v_{гр}}$;
$\frac{P_{л}}{P_{гр}} = \frac{1}{2} * 2 = 1$.
Ответ: Импульсы одинаковые, кинетическая энергия легкового автомобиля в 2 раза больше.
Задание №631
Морские волны совершают большую работу по разрушению берегов. Какой энергией они обладают и что является источником этой энергии?
Решение
Морские волны представляют собой некоторый объем воды, движущейся с большой скорость. То есть, они обладают кинетической энергией. Ее источником являются: ветер, различные тектонические факторы (землетрясения, вулканы и т.д), а также разница в температурах между различными течениями.
Задание №632
Объясните физический смысл поговорки «Что тратишь, поднимаясь в гору, вернёшь на спуске».
Решение
Физический смысл пословицы в том, что, поднимаясь в гору, мы тратим энергию на преодоление силы притяжения, а на спуске сила притяжения помогает нам идти вниз.
Задание №633
Тело массой m поднимают на высоту h. Одинаковой ли будет потенциальная энергия тел, если опыт проводить на Земле и на Луне?
Решение
$Е_{п} = gmh$.
Если масса и высота одинаковые, то потенциальная энергия больше у того тела, на которое действует большая сила тяжести. На Земле сила тяжести больше, чем на Луне. Следовательно, потенциальная энергия тела на Земле будет больше.
Задание №634
Камень брошен вертикально вверх. Опишите, какие превращения энергии происходят при полёте камня.
Решение
Если камень бросить вертикально вверх, то сразу после броска камень обладает кинетической энергией, а его потенциальная энергия мала. Когда камень поднимается вверх, его кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная – увеличивается. Достигнув максимальной высоты, где скорость камня и его кинетическая энергия становятся равными нулю, камень имеет максимальную потенциальную энергию. Затем он начинает падать вниз. При этом кинетическая энергия камня увеличивается, а потенциальная – уменьшается. После падения камня на землю его механическая энергия переходит во внутреннюю энергию взаимодействующих тел (за счёт увеличения кинетической энергии молекул тел).
Задание №635
Как изменится потенциальная энергия упруго деформированного тела при увеличении его деформации в 4 раза; уменьшении деформации в 2 раза?
Решение
$E_{1} = \frac{k * Δx^{2}}{2}$.
Увеличим деформацию в 4 раза:
$E_{2} = \frac{k * (4 * Δx)^{2}}{2} = \frac{k * 16 * Δx^{2}}{2}$;
$\frac{E_{2}}{E_{1}} = \frac{\frac{k * 16 * Δx^{2}}{2}}{\frac{k * Δx^{2}}{2}} = 16$.
Потенциальная энергия увеличится в 16 раз.
Уменьшим деформацию в 2 раза:
$E_{2} = \frac{k * (\frac{Δx}{2})^{2}}{2} = \frac {\frac{k * Δx^{2}}{4}}{2} = \frac {k * Δx^{2}}{8}$;
$\frac{E_{2}}{E_{1}} = \frac{\frac {k * Δx^{2}}{8}}{\frac{k * Δx^{2}}{2}} = \frac{1}{4}$.
Потенциальная энергия уменьшится в 4 раза.
Задание №636
За счёт какой энергии вращается механизм настенных гиревых часов? Будут ли идти такие часы в корабле − спутнике в условиях невесомости?
Решение
Механизм настенных гиревых часов вращается за счет потенциальной энергии сжатой пружины. Такие часы в условиях невесомости идти не будут. Обязательное условие − это наличие веса.
Задание №637
Одинаковой ли потенциальной энергией обладает тело на высоте Н над поверхностью земли в воздухе и в воде?
Решение
В воздухе тело обладает большей потенциальной энергией.
Задание №638
В какой точке на поверхности земли (рис. 93) неподвижный шар будет находиться в состоянии устойчивого равновесия; неустойчивого равновесия; безразличного равновесия?
рис. 93
Решение
1 − неустойчивое равновесие. При отклонении от данного положения, шарик самостоятельно не вернется в исходную точку.
2 − неустойчивое равновесие. При отклонении от данного положения, шарик самостоятельно не вернется в исходную точку.
3 − устойчивое равновесие. При незначительном отклонении, шарик вернется в исходную точку.
Задание №639
По горизонтальному столу движется тележка массой 500 г с постоянной скоростью 20 см/с. Чему равна кинетическая энергия тележки?
Решение
Дано:
m = 500 г;
v = 20 см/с.
Найти:
$E_{к}$ − ?
СИ:
m = 0,5 кг;
v = 0,2 м/с.
Решение:
$E_{к} = \frac{mv^{2}}{2}$;
$E_{к} = \frac{0,5 * 0,2^{2}}{2} = 0,01$ Дж.
Ответ: 0,01 Дж.
Задание №640
Какой кинетической энергией обладает пуля массой 20 г, если скорость пули равна 900 м/с?
Решение
Дано:
m = 20 г;
v = 900 м/с.
Найти:
$E_{к}$ − ?
СИ:
m = 0,02 кг;
Решение:
$E_{к} = \frac{mv^{2}}{2}$;
$E_{к} = \frac{0,02 * 900^{2}}{2} = 8100$ Дж = 8,1 кДж.
Ответ: 8,1 кДж.
Задание №641
С какой скоростью должен двигаться автомобиль массой 7,2 т, чтобы обладать кинетической энергией 8,1 кДж?
Решение
Дано:
m = 7,2 т;
$E_{к}$ = 8,1 кДж.
Найти:
v − ?
СИ:
m = 7200 кг;
$E_{к}$ = 8100 Дж.
Решение:
$E_{к} = \frac{mv^{2}}{2}$;
$v = √ \frac{2E_{к}}{m}$
$v = \frac{2 * 8100}{7200} = 1,5$ м/с.
Ответ: 1,5 м/с.
Задание №642
Что обладает большей кинетической энергией − пуля массой 9 г, движущаяся со скоростью 800 м/с, или ядро массой 4 кг, имеющее скорость 20 м/с?
Решение
Дано:
$m_{1} = 9$ г;
$v_{1} = 800 $м/с;
$m_{2} = 4$ кг;
$v_{2} = 20 $м/с;
Найти:
$E_{к1} > E_{к2}$ − ?
СИ:
$m_{1} = 0,009$ кг;
Решение:
$E_{к} = \frac{mv^{2}}{2}$;
$E_{к1} = \frac{0,009 * 800^{2}}{2} = 2880$ Дж.
$E_{к2} = \frac{4 * 20^{2}}{2} = 800$ Дж.
$E_{к1} > E_{к2}$, кинетическая энергия пули больше кинетической энергии ядра.
Ответ: Кинетическая энергия пули больше кинетической энергии ядра.
