FIZYKA R.Resnick & D. Halliday

Podobne dokumenty
Nara -Japonia. Yokohama, Japan, September 2014

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Pierwsze dwa podpunkty tego zadania dotyczyły równowagi sił, dla naszych rozważań na temat dynamiki ruchu obrotowego interesujące będzie zadanie 3.3.

Wyznaczenie gęstości cieczy za pomocą wagi hydrostatycznej. Spis przyrządów: waga techniczna (szalkowa), komplet odważników, obciążnik, ławeczka.

Pęd ciała. ! F wyp. v) dt. = m a! = m d! v dt = d(m! = d! p dt. ! dt. Definicja:! p = m v! [kg m s ]

Zasada zachowania pędu

W efekcie złożenia tych dwóch ruchów ciało porusza się ruchem złożonym po torze, który w tym przypadku jest łukiem paraboli.

Grupa A. Sprawdzian 2. Fizyka Z fizyką w przyszłość 1 Sprawdziany. Siła jako przyczyna zmian ruchu

1. Z pręta o stałym przekroju poprzecznym i długości 1 m odcięto 25 cm kawałek. O ile przesunęło się połoŝenie środka masy pręta. Odp. o 8.

PORÓWNANIE WPŁYWU WYBRANYCH PARAMETRÓW CIĄGNIKA ROLNICZEGO NA JEGO DRGANIA

Drgania harmoniczne. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

MOMENTY BEZWŁADNOŚCI, RÓWNANIE KRĘTU I ENERGIA KINETYCZNA CIAŁA SZTYWNEGO W UKŁADZIE PARASOLA

MECHANIKA 2 Wykład Nr 9 Dynamika układu punktów materialnych

Zasady oceniania karta pracy

MECHANIKA 2 RUCH POSTĘPOWY I OBROTOWY CIAŁA SZTYWNEGO. Wykład Nr 2. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

MECHANIKA 2. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Zasady dynamiki Newtona. Pęd i popęd. Siły bezwładności

LABORATORIUM Z FIZYKI

TMM-1 Wyznaczanie współrzędnych tensorów bezwładności członów manipulatorów

POWODZENIA! ZDANIA ZAMKNIĘTE. WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY [ETAP SZKOLNY] ROK SZKOLNY 2009/2010 Czas trwania: 90 minut KOD UCZESTNIKA KONKURSU.

3. Zadanie nr 21 z rozdziału 7. książki HRW

Pęd. Pędem ciała nazywamy iloczyn jego masy i jego prędkości. Pęd, podobnie jak prędkość, jest wielkością wektorową.

p t F F Siła. Zasady dynamiki Siły powodują ruch ciał materialnych i zmiany stanu ruchu.

Zasady dynamiki Isaak Newton (1686 r.)

Zasada zachowania pędu i krętu 5

Równania różniczkowe opisujące ruch fotela z pilotem:

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 3 19.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Mechanika ogólna II Kinematyka i dynamika

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

Fizyka 11. Janusz Andrzejewski

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

III. Zasada zachowania momentu pędu

Tadeusz Lesiak. Dynamika punktu materialnego: Praca i energia; zasada zachowania energii

KONKURS MATEMATYCZNO FIZYCZNY 22 listopada 2007r. Klasa II

Scenariusz lekcji. I. Cele lekcji

dr inż. Zbigniew Szklarski

Wyznaczanie momentów bezwładności brył sztywnych metodą zawieszenia trójnitkowego

Podstawy fizyki wykład 4

Theory Polish (Poland) Przed rozpoczęciem rozwiązywania przeczytaj ogólne instrukcje znajdujące się w osobnej kopercie.

KĄCIK ZADAŃ Drugi stopień olimpiady fizycznej na Ukrainie (rok 2000)

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Zadanie. Oczywiście masa sklejonych ciał jest sumą poszczególnych mas. Zasada zachowania pędu: pozwala obliczyć prędkość po zderzeniu

MECHANIKA 2 Wykład 7 Dynamiczne równania ruchu

Bryła sztywna Zadanie domowe

Podstawy fizyki sezon 1 V. Ruch obrotowy 1 (!)

Definicja i własności wartości bezwzględnej.

7. Drgania i fale. Drgania

Blok 6: Pęd. Zasada zachowania pędu. Praca. Moc.

Prawo Biota-Savarta. Autorzy: Zbigniew Kąkol Piotr Morawski

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

lub też (uwzględniając fakt, że poruszają się w kierunkach prostopadłych) w układzie współrzędnych kartezjańskich: x 1 (t) = v 1 t y 2 (t) = v 2 t

O ciężarkach na bloczku z uwzględnieniem masy nici

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

Materiały pomocnicze 5 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Imię i nazwisko ucznia Data... Klasa... Ruch i siły wer. 1

Wprowadzenie: Dynamika

Siła. Zasady dynamiki

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY- stopień szkolny

2.6.3 Interferencja fal.

5) W czterech rogach kwadratu o boku a umieszczono ładunki o tej samej wartości q jak pokazano na rysunku. k=1/(4πε 0 )

Fizyka 1- Mechanika. Wykład stycznia.2018 PODSUMOWANIE

MECHANIKA II. Dynamika układu punktów materialnych

gdzie ω jest częstością kołową. Rozwiązaniem powyższego równania różniczkowego II-go stopnia jest wyrażenie (2) lub ( )

Ćwiczenie 39 KLOCEK I WALEC NA RÓWNI POCHYŁEJ - STATYKA.

DYNAMIKA ZADANIA. Zadanie DYN1

KINEMATYKA I DYNAMIKA CIAŁA STAŁEGO. dr inż. Janusz Zachwieja wykład opracowany na podstawie literatury

XIV. DRGANIA. T = 1 ν Ruch harmoniczny

Wyznaczanie prędkości lotu pocisku na podstawie badania ruchu wahadła balistycznego

Z przedstawionych poniżej stwierdzeń dotyczących wartości pędów wybierz poprawne. Otocz kółkiem jedną z odpowiedzi (A, B, C, D lub E).

Ruch obrotowy bryły sztywnej. Bryła sztywna - ciało, w którym odległości między poszczególnymi punktami ciała są stałe

Kinematyka: opis ruchu

Ćw. 5. Badanie ruchu wahadła sprężynowego sprawdzenie wzoru na okres drgań

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

Podstawy fizyki wykład 4

VII.1 Pojęcia podstawowe.

Dynamika ruchu postępowego, ruchu punktu materialnego po okręgu i ruchu obrotowego bryły sztywnej

(t) w przedziale (0 s 16 s). b) Uzupełnij tabelę, wpisując w drugiej kolumnie rodzaj ruchu, jakim poruszała się mrówka w kolejnych przedziałach czasu.

Kinematyka: opis ruchu

Całka oznaczona zastosowania (wykład 9; ) Definicja całki oznaczonej dla funkcji ciagłej

Prawa ruchu: dynamika

Odp.: F e /F g = 1 2,

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika

Zasady dynamiki Newtona. dr inż. Romuald Kędzierski

PRZYCZYNY RUCHU ZASADY DYNAMIKI DLA PUNKTU MATERIALNEGO

Materiały pomocnicze 6 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Egzamin z fizyki Informatyka Stosowana

Zadanie na egzamin 2011

LVII OLIMPIADA FIZYCZNA (2007/2008). Stopień I, zadanie doświadczalne D3

Wyznaczanie modułu sztywności metodą Gaussa

Elementy dynamiki klasycznej - wprowadzenie. dr inż. Romuald Kędzierski

Kuratorium Oświaty w Lublinie ZESTAW ZADAŃ KONKURSOWYCH Z FIZYKI DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2015/2016 ETAP OKRĘGOWY

KONKURS FIZYCZNY dla uczniów gimnazjów województwa lubuskiego 27 stycznia 2012 r. zawody II stopnia (rejonowe) Schemat punktowania zadań

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY z FIZYKI DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW ORAZ KLAS DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018 ELIMINACJE REJONOWE

Zasady dynamiki Newtona

Lista 2 + Rozwiązania BLiW - niestacjonarne

Rys. 1. Rozwiązanie zadania rozpoczniemy od wyznaczenia wartość momentów zginających wywołanych działaniem siły 20[kN]. Rys. 2

Transkrypt:

FIZYKA R.Resnick & D. Halliday rozwiązania zadań (część IV) Jacek Izdebski 5 stycznia 2002 roku Zadanie 1 We wnętrzu zakniętego wagonu kolejowego znajduje się aratka wraz z zapase pocisków. Aratka strzela na prawo, wagon cofa się na lewo. Pociski po uderzeniu w przeciwległą ścianę, pozostają w wagonie. Udowodnić, że niezależnie od tego, jak pociski są wystrzeliwane wagon kolejowy nie oże się potoczyć dalej niż na odległość L równą swojej długości, przy założeniu, że zaczyna on poruszać się ze stanu spoczynku. Po wystrzeleniu pocisku z araty zgodnie z zasadą zachowania pędu pocisk dostanie prędkość w prawo a wagon w lewo. Jeśli założyy, że nie a oporów ruchu to wagon będzie się poruszał ruche jednostajny w lewo a pocisk po paraboli (grawitacja) w prawo. Tak będzie się działo dopóki pocisk nie uderzy w ścianę. Wtedy pęd wagonu i pęd pocisku wysuują się do zera i wagon zatrzya się (pozioa składowa pędu pocisku nie ulega zianie). To wszystko ożna zapisać ateatycznie. Na początku, gdy wagon nie porusza się pęd układu jest równy zeru, więc po wystrzeleniu pędy pocisku i wagonu też uszą dawać zero 0 = p wagonu + p pocisku 1

Jest ożliwy, że powyższe wyrażenie będzie spełnione ponieważ pęd jest wielkością wektorową (pędy przeciwnie skierowane uszą różnić się znakie). p wagonu = p pocisku V = v gdzie asa wagonu; V prędkość wagonu względe Ziei; asa pocisku; v prędkość pocisku względe Ziei. Co do wartości pędy te są równe (ale wektorowo tak nie jest ponieważ pęd pocisku jest przeciwny do pędu wagonu). Wzór na drogę przebytą przez wagon jest następujący s = V t t jest czase jaki ija od wystrzelenia pocisku do oentu uderzenia o ścianę. Prędkość V ożna łatwo obliczyć z zasady zachowania pędu. V = v Aby obliczyć czas t trzeba znać prędkość pocisku względe wagonu. Prędkość ta będzie po prostu równa suie V + v z drugiej strony V względna = V + v = v + v = + v V względna = L t L v( + ) = t L t = v( + ) ożey już wszystko podstawić do wzoru na drogę. s = V t = v L v( + ) = + L Ostatecznie s = + L Jak ożna zauważyć odległość o jaką przesunie się wagon nie zależy od prędkości z jaką wystrzeliwany jest pocisk. W zadaniu każą udowodnić, że odległość s nie oże być większa niż L. Widać to goły okie ponieważ ułaek oże przyjąć wartości z przedziału (0, 1). Gdy asa wagonu jest + dużo większa od asy pocisku wtedy wagon przesunie się nieznacznie, ale gdyby asa wagonu była znikoo ała w porównaniu z asą pocisku (co jest irracjonalne) wtedy wagon przesunie się o odległość równą w przybliżeniu L. 2

Zadanie 2 (a) Wykazać, że oenty bezwładności walca o asie i proieniu R oraz cienkiej obręczy o asie i proieniu R/ 2, względe ich osi geoetrycznych są sobie równe. (b) Oznaczy przez k odległość od osi obrotu punktu, w który ożna uieścić całą asę ciała, nie zieniając jego oentu bezwładności względe tej osi. Wykazać, że tzw. proień bezwładności k = I Wzór ten określa proień równoważnej obręczy. (a) oent bezwładności I dla walca ożna obliczyć następująco. Walec o wysokości H i proieniu R ożey podzielić yślowo na bardzo dużo cienkich pierścieni o grubości dr. Oczywiście zakładay, że walec jest jednorodny, a wtedy przyczynek do oentu bezwładności pochodzący od pojedynczego pierścienia wynosi: di = H 2πr dr ρ r 2 Aby wyznaczyć oent bezwładności należy obliczyć całkę I = R 0 2πHρr 3 dr co po obliczeniu daje R I = 2πHρ r 3 dr 0 [ ] R 4 I = 2πHρ = 1 4 2 πr2 HρR 2 ożna to zapisać jako I = 1 2 R2 Znając już wyrażenie na oent bezwładności walca ożey znaleźć proień obręczy o tej saej asie dobrany tak aby oenty bezwładności walca i obręczy były równe. 1 2 R2 = r 2 3

co po przekształceniu daje r = R 2 co należało wykazać. (b) Z definicji oent bezwładności pochodzący od asy punktowej jest równy I = r 2. Znając oent bezwładności I jakiejś dowolnej bryły o asie ożey go zastąpić oente takiej saej asy punktowej leżącej w odległości k od osi obrotu. I = k 2 więc co należało udowodnić. Zadanie 3 k = I Dwie sprężyny przyocowane do ciała o asie i do nieruchoych ścian, jak na rysunku. Pokazać, że częstość drgań w ty przypadku wyraża się wzore ν = 1 k1 + k 2 2π Na klocek działają siły pochodzące od sprężyn F = k 1 x k 2 x = (k 1 + k 2 )x Wykorzystując drugą zasadę dynaiki ożey zapisać: d2 x dt 2 = (k 1 + k 2 )x tego typu równanie jest spełnione przez funkcję x(t) = A cos(ωt) 4

więc d 2 x dt = 2 Aω2 cos(ωt) Jeśli porównay wyniki tych obliczeń z d 2 x dt = k 1 + k 2 2 x to okaże się, że iejsce ω (częstości kołowej) zajuje k1 +k 2 Wiadoo też, że częstość kołowa, wiąże się następujący wzore z częstotliwością ν = ω 2π czyli ostatecznie Co było do udowodnienia. ν = 1 k1 + k 2 2π 5