Układy inercjalne i nieinercjalne w zadaniach

Podobne dokumenty
PRZYGOTOWANIE DO EGZAMINU GIMNAZJALNEGO Z FIZYKI DZIAŁ III. SIŁA WPŁYWA NA RUCH

Zasada ruchu środka masy i zasada d Alemberta 6

Blok 2: Zależność funkcyjna wielkości fizycznych

Zadania do rozdziału 3. Zad.3.1. Rozważmy klocek o masie m=2 kg ciągnięty wzdłuż gładkiej poziomej płaszczyzny

λ = 92 cm 4. C. Z bilansu cieplnego wynika, że ciepło pobrane musi być równe oddanemu

Blok 4: Dynamika ruchu postępowego. Równia, wielokrążki, układy ciał

Ćwiczenie 39 KLOCEK I WALEC NA RÓWNI POCHYŁEJ - STATYKA.

KONKURS FIZYCZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA MAZOWIECKIEGO

1 W ruchu jednostajnym prostoliniowym droga:

i odwrotnie: ; D) 20 km h

Zadania do rozdziału 2.

SPRAWDZIAN z działu: Dynamika. TEST W zadaniach 1 33 każde twierdzenie lub pytanie ma tylko jedną prawidłową odpowiedź. Należy ją zaznaczyć.

SPRAWDZIAN WIADOMOŚCI I UMIEJĘTNOŚCI Z DYNAMIKI KLASA I GIMNAZJUM GRUPA I

Zasady dynamiki. 1. Jakie mogą być oddziaływania ciał? 2. Co dzieje się z ciałem, na które nie działają żadne siły?

Konkurs fizyczny szkoła podstawowa. 2018/2019. Etap szkolny

1. Samochód jadący z szybkością 10 m/s na prostoliniowym odcinku trasy zwolnił i osiągnął szybkość 5 m/s.

LIGA ZADANIOWA z FIZYKI MAJ 2014

motocykl poruszał się ruchem

Zad. 4 Oblicz czas obiegu satelity poruszającego się na wysokości h=500 km nad powierzchnią Ziemi.

ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM FIZYKA I ASTRONOMIA

6 = λ Częstotliwość odbierana przez nieruchomą głowicę, gdy źródło o prędkości v s emituje falę o częstotliwości f k : + = g g

Zagadnienia na badanie wyników nauczani z fizyki kl II. [min]

SPRĘŻYNA DO RUCHU HARMONICZNEGO V 6 74

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

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY stopień wojewódzki

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY [ETAP REJONOWY] ROK SZKOLNY 2009/2010 Czas trwania: 120 minut

Egzamin maturalny z fizyki poziom rozszerzony (11 maja 2015)

Zadania do sprawdzianu

Drobiną tą jest: A) proton B) neutron C) atom wodoru D) elektron

KONKURS PRZEDMIOTOWY FIZYCZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW ETAP WOJEWÓDZKI

Mechanika klasyczna opiera się na trzech podstawowych prawach noszących nazwę zasad dynamiki Newtona. Przykładowe sformułowania tych zasad:

2. Załadowany pistolet spręŝynowy ustawiono pionowo w górę i oddano strzał. SpręŜyna

KONKURS FIZYCZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów dotychczasowych gimnazjów. Schemat punktowania zadań

3. RUCHY CIAŁ (KINEMATYKA) Pojęcie ruchu, układ odniesienia, tor, droga, przemieszczenie

Blok 2: Zależność funkcyjna wielkości fizycznych

KONKURS MATEMATYCZNO FIZYCZNY 22 marca 2012 r. Klasa II

Konkurs fizyczny - gimnazjum. 2018/2019. Etap szkolny

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY [ETAP SZKOLNY] ROK SZKOLNY

SPRAWDZIAN WIADOMOŚCI I UMIEJETNOŚCI Z KINEMATYKI KLASA I GIMNAZJUM

Bryła sztywna - zadanka

Blok 5: Ruch po okręgu. Układy nieinercjalne. Siły bezwładności

ARKUSZ PRÓBNEJ MATURY Z OPERONEM FIZYKA I ASTRONOMIA

Doświadczenie Atwood a

1. Wykres momentów zginających M(x) oraz sił poprzecznych Q(x) Rys2.

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Fizyka i astronomia Poziom rozszerzony

1 W ruchu jednostajnym prostoliniowym prędkość:

Kuratorium Oświaty w Katowicach KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI I ASTRONOMII DLA UCZNIÓW SZKÓŁ GIMNAZJALNYCH. Etap I 25 listopada 2008 r.

Proszę z rysunkami i wytłumaczeniem. Najlepiej w załączniku.

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

km każdy. Prędkość jednego

Wprowadzenie: Dynamika

INSTRUKCJA. Ćwiczenie A2. Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyny metodą dynamiczną.

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

ROZWIĄZANIE PRZYKŁADOWYCH ZADAŃ Z FIZYKI Dział Kinematyka Realizowany w klasie pierwszej Gimnazjum nr 2 w Ełku. 2. Prędkość

OBLICZENIE PRZEMIESZCZEŃ W KRATOWNICY PŁASKIEJ

MECHANIKA 2 Wykład 7 Dynamiczne równania ruchu

5. Równanie Bernoulliego dla przepływu płynów rzeczywistych

SZKIC ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ROZWIĄZAŃ ZADAŃ W ARKUSZU I. Zadania zamknięte. Zadania otwarte

Wprowadzenie: Dynamika

Zasady dynamiki Isaak Newton (1686 r.)

Metody systemowe i decyzyjne w informatyce

05 DYNAMIKA 1. F>0. a=const i a>0 ruch jednostajnie przyspieszony prostoliniowy 2. F<0. a=const i a<0 ruch jednostajnie opóźniony prostoliniowy 3.

9. DZIAŁANIE SIŁY NORMALNEJ

SIŁA JAKO PRZYCZYNA ZMIAN RUCHU MODUŁ I: WSTĘP TEORETYCZNY

Egzamin maturalny z fizyki poziom rozszerzony (16 maja 2016)

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

ZBIÓR ZADAŃ Z FIZYKI

RUCH FALOWY. Ruch falowy to zaburzenie przemieszczające się w przestrzeni i zmieniające się w

KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI

ZASADY DYNAMIKI. Przedmiotem dynamiki jest badanie przyczyn i sposobów zmiany ruchu ciał.

Modele odpowiedzi do arkusza Próbnej Matury z OPERONEM. Fizyka i astronomia Poziom podstawowy

Lista 2 + Rozwiązania BLiW - niestacjonarne

Obliczanie naprężeń stycznych wywołanych momentem skręcającym w przekrojach: kołowym, pierścieniowym, prostokątnym 7

Kinematyka poziom podstawowy

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów. Schemat punktowania zadań

Kuratorium Oświaty w Katowicach KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI I ASTRONOMII DLA UCZNIÓW SZKÓŁ GIMNAZJALNYCH. FINAŁ WOJEWÓDZKI 17 marca 2010 r.

Dynamika: układy nieinercjalne

Prawa ruchu: dynamika

O ciężarkach na bloczku z uwzględnieniem masy nici

Skręcanie prętów naprężenia styczne, kąty obrotu 4

2.3. Pierwsza zasada dynamiki Newtona

Przykładowe zdania testowe I semestr,

POMOCNIK GIMNAZJALISTY

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 27.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ARKUSZA II. Zdający może rozwiązać zadania każdą poprawną metodą. Otrzymuje wtedy maksymalną liczbę punktów.

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

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ARKUSZA II. Zdający może rozwiązać zadania każdą poprawną metodą. Otrzymuje wtedy maksymalną liczbę punktów.

Zasady dynamiki Newtona. dr inż. Romuald Kędzierski

MECHANIKA 2 Wykład 3 Podstawy i zasady dynamiki

Podstawowy problem mechaniki klasycznej punktu materialnego można sformułować w sposób następujący:

Równa Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym

Prosta i płaszczyzna w przestrzeni

Plan wynikowy. z fizyki dla klasy pierwszej liceum profilowanego

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA MASZYN ASYNCHRONICZNYCH. l pod wpływem indukcji magnetycznej B) pojawi się napięcie indukowane:

Września Dźwirzyno Września

Ruch prostoliniowy. zmienny. dr inż. Romuald Kędzierski

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

Zasady dynamiki Newtona. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Transkrypt:

FOTON 98 Jeień 007 53 Układy inercjalne i nieinercjalne w zadaniach Jadwia Salach Zadanie 1 Urzędnik pracujący w biurowcu wiadł do windy która ruzył dół i przez 1 ekundę jechała z przypiezenie o wartości a 4 /. W chwili ruzenia windy urzędnik upuścił klucze z ręki która znajdowała ię wówcza nyokości h 1 nad podłoą windy. a) Oblicz cza padania kluczy przeprowadzając rozuowanie w układzie nieinercjalny związany z windą. b) Oblicz ten cz inercjalny układzie odnieienia związany z biurowce. c) Oblicz cza padania kluczy w przypadku dy winda tała lub poruzała ię ruche jednotajny. d) Porównaj wyniki i podaj ich krótką interpretację. Rozwiązanie Dane: a 4 / h 1 10 / ; obliczyć t. a) W układzie nieinercjalny związany z windą na klucze działają dwie iły: ciężkości r i iła bezwładności F b a (ry. 1). Przypiezenie kluczy wzlęde windy artość F b a a h t t h t h a 058. 6 Ry. 1

54 FOTON 98 Jeień 007 b) W układzie inercjalny biurowca na klucze działa tylko iła ciężkości zate klucze padają z przypiezenie r. Droa jaką przebywają klucze w ty układzie odnieienia jet uą dró: h i droi b którą w czaie t przebywa windzlęde biurowca. h + b t h + at ( a) t h t h a 058. c) W windzie poczywającej lub poruzającej ię ruche jednotajny na klucze działa tylko iła ciężkości która nadaje i przypiezenie r. t h t h 045. 10 Cza ten obliczono w układzie inercjalny związany z windą. Układ ten jet identyczny z układe biurowca jeśli winda poczywa. Jeśli winda poruza ię ruche jednotajny to układ związany z windą jet też układe inercjalny ale różny od układu biurowca. Winda poruza ię w dół ze tałą prędkością v r zwróconą w dół (oczywiście v << c). W układzie biurowca upuzczone klucze ają prędkość początkową v r wykonują rzut pionowy w dół i ają do przebycia droę równą h + vt. h + v t vt + kąd otrzyujey cza t h 045 ięc taki a jak w układzie win- dy. t Gdyby winda poruzała ię ze tałą prędkością zwróconą w órę to w układzie odnieienia biurowca odpowiednie równanie iałoby potać: t h vt vt + t h 0 45 (prędkość początkowa kluczy byłaby zwrócon órę iałaby więc wpółrzędną v x v bo oś x jet zwrócon dół).

FOTON 98 Jeień 007 55 ax Uwaa: W otatni przypadku ożna by także potąpić inaczej: Obliczyć cza t padania kluczy jako uę czaów: wznozenia v i padaniobodneo z wyokości h + h vt. Wówcza należałoby rozwiązać równanie kwadra- t p towe hax + h v ( tp + twz ) dzie hax v a twzn v. Po rozwiązaniu równania należy do czau padania dodać czznozenia. Otrzyay taki ynik ale liczenia jet znacznie więcej. d) Cza padania kluczy w windzie poruzającej ię z przypiezenie zwrócony w dół jet dłużzy od czau ich padani windzie poczywającej lub poruzającej ię ruche jednotajny i to ty dłużzy i więkzą wartość a przypiezenie windy. Czay te obliczone (zierzone) przez oberwatorów w układzie inercjalny i nieinercjalny ą jednakowe ale wydłużenie ię czau padania (dy a 0 ) każdy z tych oberwatorów wytłuaczy inaczej: wedłu oberwator windzie jet tak dlateo że klucze padają z niejzy przypiezenie edłu oberwatora związaneo z budynkie dlateo że klucze uzą przebyć więkzą droę. Zadanie Na rurze toru powietrzneo tworzącej z pozioe kąt α 30 uiezczono etalowy uchwyt obciążony klockie o łącznej aie 150. Dzięki poduzce powietrznej wytworzonej iedzy uchwyte a rurą prawie zupełnie wyeliinowano opory ruchu (ryunek 1). Tor powietrzny zaocowano na platforie oącej poruzać ię pozioo. Ry. 1 Oblicz wartość i podaj zwrot przypiezenia z który powinna poruzać ię platfora aby uchwyt z klockie a) w układzie laboratoryjny padał wobodnie; oblicz wartość jaką będzie iało wówcza przypiezenie uchwytu wzlęde toru b) nie przeuwał ię wzlęde toru powietrzneo. c) Oblicz wartość iły naciku uchwytu na rurę toru powietrzneo w przypadku a) i b).

56 FOTON 98 Jeień 007 Przeprowadź rozuowanie w układzie nieinercjalny związany z platforą oraz w układzie inercjalny (laboratoryjny). Rozwiązanie Dane: α 30 150 10 / ; obliczyć a 1 a N 1 N. 1. Rozwiązanie w układzie nieinercjalny związany z platforą a) W układzie nieinercjalny na uchwyt działają iły: ciężkości r i bezwładności F b 1 a 1. Wypadkowa tych ił nadaje uchwytowi przypiezenie a r w jet więc zwróconzdłuż toru ku dołowi. Wynika z teo że iła bezwładności ui być zwrócon lewo (ry. ) więc przypiezenie platfory a r 1 jet zwrócone w prawo. F b 1 α a1 ctα ct Ry. a 1 ctα 173. b) Jeśli w układzie nieinercjalny uchwyt poczywa to jeo przypiezenie w ty układzie jet równe zeru. Oznacza to że iły działające na uchwyt równoważą ię. Są to iły: F b i F. Z ryunku 3 wynika ze iła bezwładności r F r b (o kierunku pozioy) ui być zwrócon prawo a zate przypiezenie platfory a r jet zwrócone w lewo. F b α a tα t a tα 58. Ry. 3 c) Siłzajeneo naciku uchwytu i toru powietrzneo w przypadku a) a wartość równą zeru ( N 1 0 ) przypadku b) jak wynika z ryunku 3 ( F ; trzecia zaada dynaiki). N

FOTON 98 Jeień 007 57 F coα F N 17 N. coα. Rozwiązanie w układzie laboratoryjny (inercjalny) a) Przypiezenie uchwytu równe r jet uą jeo przypiezeń: przypiezenia wzlędneo a r w (wzlęde platfory czyli toru powietrzneo) i przypiezenia platfory a 1 r r aw + a 1. Ilutruje to ryunek 4 z któreo widać że platfora będzie ię poruzała z przypiezenie zwrócony w prawo. tα a1 a 10 1 a1 ctα tα 3 173 Ry. 4 10 Wartość przypiezenizlędneo a 0 w. inα 05 b) Gdy uchwyt będzie poczywał wzlęde toru czyli jeo przypiezenie wzlęde platfory będzie równe zeru to w układzie laboratoryjny przypiezenie uchwytu będzie równe przypiezeniu platfory a r. Przypiezenie to nadaje uchwytowi wypadkowa iły ciężkości i iły prężytości toru F. Kierunek iły F r jet protopadły do toru. Ponieważ przypiezenie a r a kie runek pozioy taki kierunek ui ieć także iłypadkowa oba te wektory ą zwrócone w lewo (ry. 5). Fw a tα tα a t α a 10 3 58. 3 Ry. 5 c) Wartość iły naciku na tor jet w każdy przypadku równartości iły prężytości toru (III zaada dynaiki). W przypadku a) wartość ta jet równa

58 FOTON 98 Jeień 007 zeru ( N 1 0) bowie przypiezenie r w układzie inercjalny nadaje uchwytowi wyłącznie iła ciężkości. W przypadku b) wartość iły prężytości jak widać z ryunku 5 jet równa 015k 10 coα F F 3 N 1 7 N F coα 3 N 3 N 1 7N.