Приклади розв’язання задач з фізики.
Вступ до задач
Розв’язування задач з фізики слід проводити в певній послідовності і виконуючи вказані нижче вимоги.
1. Виписати данні задачі у прийнятому буквеному зазначенні. Якщо необхідно позначити схожі величини, то вводять великі і малі букви або індекси (наприклад, різні опори в електричній мережі можливо позначити (R1, R2, R3, r).
2. Усі величини записати в одній системі одиниць (краще в СІ).
3. Згадати фізичні закони, на основі яких слід проводити розв’язування
4. Якщо потрібно, зробити схематичне креслення (рисунок, графік, схему), яке пояснює зміст задачі. Наприклад, накреслити тіло з прикладеними силами, схему електричного кола, хід променів в оптичних системах та інше.
5. Розв’язання задач супроводити поясненнями.
6. Розв’язання більшості задач зводиться до складання алгебраїчних рівнянь, які відображають заданий фізичний процес. Тому задачу необхідно доводити до кінця не в чисельному, а у буквеному вигляді. Відповідь виходе у вигляді формули, яка дає можливість перевірити отриманий результат і зробити аналіз розв’язання. Можливо переконатись, що розмірності правої і лівої частини рівняння співпадають.
7. У отриману формулу підставити числові значення величин, які наведені в умові задачі. Слід користуватися правилами приблизних обчислень і проводити рахунки з тією кількістю значущих цифр, яка дається умовами задачі або до трьох значущих цифр.
8. При розв’язанні слід користуватися таблицями, які надаються у методичних вказівках.
Приклади виконання завдань самостійної роботи
Задача 1.Тіло кинули в гору з висоти 2м зі швидкістю 30 м/с. Визначити час польоту до падіння на землю та максимальну висоту, яку досягло тіло.
Дано
H= 2м
V0= 30м/с 
T=? Hmax=?
h
Візьмемо вісь координат У, напрямлену вертикально в гору, з початком відліку у місці кидання тіла ( рис.1). Тоді кінематичні рівняння руху
(1)
(2)
Дають значення координати і швидкості у будь який момент часу. У найвищий точці підйому 
Швидкість тіла 
. З рівняння (2) знайдемо, що тіло досягає 
Через час 
(3) після кидання.
Визначимо час падіння, з формули висоти 
, до землі. 
( т. я. у найвищій точці підйому 
). 
.
Час польоту до падіння на землю 
.(4)
Підстановка числових даних у ці формули дає результат:
=47,9 м, t=6,2 с.
Задача 2.Який шлях пройдуть сани по горизонтальній поверхні після спускання з гори висотою 15 м, яка має уклін 300. Коефіцієнт тертя 0,2.
S
Покажемо на рис.2 початкове і кінцеве положення саней. Спочатку вони мали потенціальну енергію 
. Що до кінцевого положення, де у саней немає ні потенціальної, ні кінетичної енергії, „зникнення” 
пояснюється просто: ця енергія була витрачена на виконання роботи проти сили тертя по похилої площини, та на горизонтальному шляху. На підставі закону збереження енергії маємо: 
або 
(1), де: (2)
– робота сили тертя по похилої площини, (3) 
– робота сили тертя на горизонтальному шляху. Враховуючи, що при ковзанні сили тертя визначаються за формулами
; 
(4)
І підставимо формули (2), (3) і (4) в рівняння (1), одержимо
(5)
З рис.2 
, рівняння (5) буде мати вигляд 
Підстановка числових даних дає результат: S=49 м.
Задача 3 На похилій площини, з кутом нахилу 
, лежить брусок, маса якого m. Похила площина рухається вправо з прискоренням 
. Брусок рухається відносно похилої площини з деяким прискоренням 
, причому коефіцієнт тертя дорівнює 
. Знайти прискорення бруска відносно площини. y
Дано: Fтр N
mg
x
Сили, які діють на тіло, зображено на рис.
На підставі другого закону Ньютона 
.(1)
Запишемо рівняння (1) в проекціях на вісь Х і У.
Сила тертя 
. Сила реакції опори з рівняння (3) 
. 
. Рівняння (2) буде мати вигляд 
і виконуючи алгебраїчні перетворення приходимо до формули
.
Задача 4. Навколо планети по круговій орбіті обертається супутник. Визначити радіус орбіти, якщо період обертання супутники дорівнює Т, маса планети М.
Дано: Т, М На супутник діє тільки сила всесвітнього тяжіння 
R=? 
, яка надає супутнику доцентрово прискорення. За другим законом Ньютона 
(1), де R – радіус колової орбіти. Лінійна швидкість 
(2). Формулу (2) підставимо в рівняння (1) і знайдемо радіус орбіти 
. 
– гравітаційна стала.
4. Два провідника з’єднанні послідовно і мають опір в 6,25 рази більший ніж при паралельному сполученні. Визначити в скільки разів опір одного провідника більший опору і іншого.
Задача 5. При нагріванні на 2 К тиск ідеального газу збільшився в 2 рази. Обчислити початкову температуру цього газу.
Дано:
∆Т= 2 К За законом Шарля 
(1), де Т1-
початкове значення температури; Т2=∆Т+Т1 – кінцеве значення
Т1=? температури газу. Рівняння (1) буде мати вигляд
, і виконуючи алгебраїчні перетворення приходимо до формули 
, знаходимо чисельно значення початкової температури газу: Т1=2К.
Задача 6. По газопровідній трубі проходить вуглекислий газ під тиском 50 Н/см2 і температурі t=170С. Яка середня швидкість руху газу в трубі, якщо за 5 хвилин проходить 2,5 кг вуглекислого газу і якщо площа перерізу каналу труби 6 см2.
Дано:
, 
, 
,
З рівняння Менделєєва-Клапейрону 
, враховуючи, що молярна маса вуглекислого газу 
і газова стала 
, знаходимо: 
– цей об’єм газу проходить через площу 
труби за час 
, тобто 
. Поділивши два останні рівняння одне на одне, дістанемо:
Ви прочитали: "Приклади розв’язання задач з фізики. Вступ… – Частина 1"
Читати далі