Varianty_prakticheskih_zadany


Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 1

1. Груз, подвешенный к потолку вагона, совершает незатухающие гармонические колебания при перемещении вагона с постоянной скоростью v. Уравнения движения груза имеют вид: x = v t; y = A cos( t,
где А – амплитуда, ( – циклическая частота. При расчетах принять
A = 0,5 м, ( = ( с-1, v = 0,5 м/с.
Вывести и записать уравнение траектории груза.
В интервале времени от 0 до 2 с шагом 0,2 с рассчитать координаты груза; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
Для момента времени t0 = 1 с рассчитать координаты, скорость и ускорение, а также радиус кривизны траектории.
На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.

2. Два одинаковых бруска связаны нитью (рис. 1). Сила, приложенная к бруску А, вдвое меньше силы, приложенной к бруску В. Под действием этих сил система движется с постоянной скоростью. Коэффициент трения брусков о горизонтальную поверхность равен 0,1. С каким ускорением будут двигаться бруски, если соединяющую их нить АВ перерезать?

3. Какой путь S пройдут сани по горизонтальной поверхности после спуска с горы высотой Н = 15 м, имеющей угол наклона ( = 30о ? Коэффициент трения саней о поверхность на всем пути движения
( = 0,2.

4. Через блок, имеющий форму диска, перекинут шнур. К концам шнура привязали грузики массой m1 = 120 г и m2 = 130 г. С каким ускорением будут двигаться грузики, если масса блока m3 = 300  г? Трение при вращении блока ничтожно мало.

5. Точка совершает колебания по закону х = A sin
· t. В некоторый момент времени смещение точки х = 5 см, скорость её
v = 20 см/с и ускорение а = - 80 см/с2. Найти циклическую частоту и период колебания в рассматриваемый момент времени.


6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.

Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Про-цесс

1
2
3
4
5
6

CO2
1
AB,CD-изобары; BC,DA-изохоры
PA=500; VB=7; PC=450; VD=6
P-T
BC
















Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 2

1. Движение точки, участвующей в двух взаимно перпендикулярных колебаниях, частота одного из которых вдвое меньше частоты другого, описывается уравнениями
x = A cos
·t ; y = B sin 2
·t,
где А и В – амплитуды колебаний, ( - циклическая частота. При расчетах принять A = 6 см, В = 4 см, ( = 2 с-1.
Вывести и записать уравнение траектории движения точки.
В интервале времени от 0 до 3,2 с шагом 0,2 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
Для момента времени t0 = 2,9 с рассчитать координаты, скорость и ускорение, а также радиус кривизны траектории.
На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.

2.Четыре одинаковых связанных между собой бруска (рис. 2) под действием приложенной к бруску А силы движутся без ускорения. Как и во сколько раз изменится сила натяжения нити АВ, если: 1) перерезать нить ВС; 2) перерезать нить CD.

3. От удара копра массой М = 500  кг, падающего с высоты Н = 5 м на сваю массой m = 100 кг, свая уходит в грунт на глубину l = 2 см. Определить среднюю силу сопротивления F грунта при взаимодействии с грунтом, считая её постоянной.

4. Маховик, имеющий форму диска, массой 35 кг и диаметром 60 см через 3 с после включения мотора приобретает угловую скорость 480 об/мин. Каков вращающий момент, действующий на маховик, если момент сил трения в подшипниках 0,2 Нм? Определить также угловое ускорение и число оборотов, совершенных маховиком за эти 3 с .




5. Частица массой m = 0,01 кг совершает гармонические колебания с периодом Т = 2 с. Полная энергия колеблющейся частицы Е = 10-4Дж. Определить амплитуду А колебаний и максимальную силу Fmax, действующую на частицу.

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
1) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
2) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
3) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
4) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.

Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Про-цесс

1
2
3
4
5
6

H2
0,1
AB,CD-изобары; BC,DA-изохоры
PA=50; VB=7; PC=45; VD=6
P-V
AB













Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 3

1. Движение точки на ободе колеса радиусом R, катящегося с угловой скоростью ( без скольжения по горизонтальной поверхности описывается уравнениями
x = R[ sin(
·t) +
·t] ; y = R cos
·t.
При расчетах принять R = 10 см, ( = ( с-1.
Вывести и записать уравнение траектории движения точки.
В интервале времени от 0 до 2 с шагом 0,2 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
Для момента времени t0 = 0 с рассчитать координаты, скорость и ускорение, а также радиус кривизны траектории.
На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.


2. Грузы А и В (рис. 3) находятся в равновесии, при этом сила натяжения нити ВС втрое больше, чем нити АВ. С каким ускорением будут двигаться грузы, если нить ВС перерезать? Трением в блоке, а также массой блока и нитей пренебречь.

3. Вычислить работу А, совершаемую силой F равномерно возрастающей от F1 = 12 Н до F2= 50 Н на пути S = 10 м. Решить задачу аналитически и графически.

4. Маховик массой М = 24 кг и радиусом R = 0,5 м, вращаясь равнозамедленно при торможении, уменьшил за 1 мин скорость вращения от 400 до 200 об/мин. Найти угловое ускорение маховика и тормозящий момент.
5. Плоская волна распространяется со скоростью v = 20 м/с.
Две точки, находящиеся на этой прямой на расстояниях х1 = 12  м и
х2 = 15 м от источника волн, колеблются с разностью фаз (( =0,75(. Определить длину волны и записать уравнение волны, если амплитуда колебаний А = 0,1 м.

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Про-цесс

1
2
3
4
5
6

N2
0,5
AB,CD-изобары; BC,DA-изохоры
PA=250; PC=225; VC=7;VD=6
V-T
CD

















Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 4

1. Уравнения движения точки, совершающей колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях, имеют вид
x = A cos
·t; y = B sin
·t,
где А и В – амплитуды колебаний, ( - циклическая частота. При расчетах принять A = 6 см, В = 4 см, ( = 1 с-1.
Вывести и записать уравнение траектории движения точки.
В интервале времени от 0 до 6,3 с шагом 0,42 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
Для момента времени t0 = 2 с рассчитать координаты, скорость и ускорение, а также радиус кривизны траектории.
На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.
2. Масса груза В ( см. рис. 3) вдвое больше массы груза А. Как и во сколько раз изменится сила натяжения нити АВ, если нить ВС перерезать? Трением в блоке, а также массой блока и нитей пренебречь.

3. Какую работу совершает сила тяги при перемещении груза массой m= 5 кг на горку с длиной основания L = 10 м и высотой h= 5 м, если коэффициент трения о поверхность ( = 0,2.

4. На покоящейся круглой платформе массой 2 т и радиусом 3 м находится человек массой 60 кг. Платформа может вращаться без трения вокруг вертикальной оси, проходящей через её центр. С какой угловой скоростью начнет вращаться платформа, если человек будет бежать по окружности радиусом 2 м, концентричной платформе, со скоростью 2,5 м/с относительно платформы?
5. Уравнение незатухающих колебаний дано в виде:
х = sin 2,5( t см. Определить смещение от положения равновесия, скорость и ускорение точки, находящейся на расстоянии 20 м от источника колебаний для момента времени t = 1 c после начала колебаний, если скорость распространения волны v = 100 м/с.

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Про-цесс

1
2
3
4
5
6

He
0,5
AB,CD-изобары; BC,DA-изохоры
VA=6; PB=225; VC=7; PD=250
P-V
AB
















Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 5

1. Движение точки на ободе колеса радиусом R, катящегося с угловой скоростью ( без скольжения по горизонтальной поверхности описывается уравнениями
x = R[ cos(
·t) +
·t] ; y = R sin
·t.
При расчетах принять R = 0,2 м, ( = 2( с-1.
1) Bывести и записать уравнение траектории движения точки.
2) В интервале времени от 0 до 1 с шагом 0,1 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
3) Для момента времени t0 = 0,5 с рассчитать координаты, скорость и
ускорение, а также радиус кривизны траектории.
4) На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.

2. Ведро с водой поднимали из колодца с помощью ворота, вращая барабан с постоянной скоростью. Когда ведро достигло высоты 8,82 м над уровнем воды, ручку ворота отпустили. Падая, ведро долетело до поверхности воды через 3 с. Во сколько раз сила натяжения троса при падении была меньше, чем при его подъёме?

3. С наклонной плоскости высотой h = 2 м и длиной L = 20 м скользит тело массой m= 1 кг. Найти 1) кинетическую энергию тела у основания плоскости; 2) путь, пройденный телом по горизонтальной поверхности до остановки. Коэффициент трения тела на всем пути
( = 0,05.

4. Стержень массой m =0,6 кг и длиной L = 1 м вращается вокруг оси, проходящей через его середину, согласно уравнению
(
·
· 2t 2 + 0,2t 3. Определить вращающий момент, действующий на стержень через время t = 2 с после начала движения.
5. Точка совершает гармонические колебания по закону синуса. Определить фазу и амплитуду колебаний для момента времени, когда смещение точки х = 5 см, скорость её v = 20 см/с и ускорение а = - 80  см/с2.
6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Про-цесс

1
2
3
4
5
6

O2
2
AB,CD-изобары; BC,DA-изотермы
PA=500; VA=10; VB=12; PC=400
P-V
AB

















Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 6

1. Тело брошено горизонтально с высоты h над поверхностью Земли с начальной скоростью v0.
1) Записать, как меняются координаты тела x и y в зависимости от времени t.
Составить уравнение траектории.
3) В интервале времени от 0 до времени падения t с шагом 0,3 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
4) В момент времени t0 = t/2 найти скорость, нормальное, тангенциальное, полное ускорение, а также радиус кривизны траектории. Изобразить вышеуказанные векторы в масштабе на графике траектории.
При расчетах принять v0 = 10 м/с, h = 40 м, g = 9,8 м/с2. Сопротивлением воздуха пренебречь.

2. Автомобиль движется с постоянной скоростью по горизонтальной дороге и на подъёме в гору, склон которой составляет с горизонтом угол 30о. Сила тяги двигателя при подъёме в шесть раз больше, чем при движении по горизонтальному участку. С каким ускорением будет двигаться автомобиль, спускаясь с той же горы при выключенном двигателе? Общую силу сопротивления движению считать постоянной на всех участках пути.

3. Вагон массой m1= 3 т, движущийся со скоростью v1 = 2 м/с, сталкивается с другим вагоном массой m2= 2 т, движущимся навстречу первому со скоростью v2= 10 м/с. Какое расстояние до остановки и в каком направлении пройдут вагоны после неупругого столкновения, если коэффициент трения пути ( = 0,05.

4. Шар массой m = 5 кг и радиусом R = 15 см вращается вокруг оси, проходящей через его центр. Уравнение вращения шара имеет вид
·
·
·
· Bt 2 + C t 3, где B = 5 рад/с2; C = -1 рад/с3. Определить момент сил М в момент времени t = 2 с.

5. Начальная фаза колебаний точки (о = ( /3, а период колебаний Т = 0,06 с. Определить ближайшие моменты времени, в которые скорость и ускорение в два раза меньше амплитудных значений.

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Про-цесс

1
2
3
4
5
6

CO2
1
AB,CD-изобары; BC,DA-изотермы
VA=5; PB=500; VB=6; PD=400
P-T
CD


















Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 7

1. Тело брошено с поверхности Земли под углом ( к горизонту с начальной скоростью v0.
Записать закон движения тела в виде x = f1(t) и y = f2(t).
Составить уравнение траектории.
В интервале времени от 0 до времени падения тела t на Землю с шагом 0,2 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
В момент времени t0 = t/2 найти скорость, нормальное, тангенциальное, полное ускорение, а также радиус кривизны траектории. Изобразить вышеуказанные векторы в масштабе на графике траектории.
При расчетах принять v0 = 20 м/с, ( = 600, g = 9,8 м/с2. Сопротивлением воздуха пренебречь.

2. Два шарика одинакового диаметра, связанные между собой нитью, погружены в воду и находятся в равновесии (рис. 4). Плотность материала одного из шариков (1 в 1,5 раза больше плотности второго. Определить плотности (1 и (2, а также ускорение, с которым начнет двигаться каждый из шариков, если соединяющую их нить перерезать.
3. На лёгкую пружину жесткостью к и длиной l, стоящую вертикально на столе, с высоты h над поверхностью стола падает груз массой m. Определить максимальную деформацию пружины.

4. Шарик массой m = 60 г, привязанный к концу нити длиной L1 = 1,2 м, вращается с частотой
· = 2 с-1, нить наматывается на горизонтальную ось, приближая шарик к оси до расстояния L2 = 0,6 м. С какой частотой будет при этом вращаться шарик? Какую работу совершает внешняя сила, укорачивая нить? Трением шарика о плоскость пренебречь.
5. Определить разность фаз между колебаниями двух точек среды, находящихся на расстоянии 10 см друг от друга, если в среде распространяется плоская волна вдоль линии, соединяющей эти точки. Скорость распространения волны v = 340 м/с, частота колебаний ( = 1000 Гц.

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Про-цесс

1
2
3
4
5
6

He
0,2
AB,CD-изобары; BC,DA-изотермы
VA=1; VB=1,2; TB=360; PD=400
V-T
AB

















Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 8

1. Движение точки на лезвии ножа фрезеровальной машины описывается уравнениями
x = ut + R cos
·t ; y = R sin
·t,
где u – скорость подачи фрезы, R – расстояние от точки до оси вращения, ( – угловая скорость вращения фрезы. При расчетах принять u = 5 см/с, R = 4 см, ( = 5 с-1.
Вывести и записать уравнение траектории движения точки.
В интервале времени от 0 до 2,2 с шагом 0,1 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
Для момента времени t0 = 1,15 с рассчитать координаты, скорость и ускорение, а также радиус кривизны траектории.
На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.


2. Вагон движется со скоростью 54 км/ч по закругленному участку пути. Нить, на которой подвешен к потолку вагона груз, при повороте отклонилась от вертикали на угол 9о. Найти радиус кривизны траектории вагона при повороте.

3. Пуля массой m = 10 г летит горизонтально и попадает в деревянный шар массой M = 1 кг, подвешенный на нити длиной l = 1 м, и застревает в нем. На какой угол отклонится маятник, если скорость пули v = 100  м/с?

4. Однородный тонкий тяжелый стержень длиной L = 0,92 м висит на горизонтальной оси, проходящей через один из его концов. Какую начальную угловую скорость
·о надо сообщить стержню, чтобы он повернулся на 900?

5. Точка участвует в двух взаимно перпендикулярных колебаниях , выражаемых уравнениями х = 2 cos
· t, см и y = sin
· t, см. Получить уравнение траектории движения точки и изобразить её графически.


6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Процесс

1
2
3
4
5
6

O2
0,5
AB,CD-изобары; BC,DA-изотермы
VA=2,5; PB=500; PC=400; VC=3,75
P-V
CD











Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 9

1. Тело брошено под углом ( к горизонту с башни высотой h с начальной скоростью v0.
Записать закон движения тела в виде x = f1(t) и y = f2(t).
Составить уравнение траектории.
В интервале времени от 0 до времени падения тела на Землю t с шагом 0,2 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
В момент времени t0 = 1 с найти скорость, нормальное, тангенциальное, полное ускорение, а также радиус кривизны траектории. Изобразить вышеуказанные векторы в масштабе на графике траектории.
При расчетах принять v0 = 20 м/с, ( = 300, h = 20 м, g = 9,8 м/с2. Сопротивлением воздуха пренебречь.

2. Три шарика одинакового диаметра, связанные между собой нитями, погружены в воду и находятся в равновесии (рис. 5). Масса шарика А вдвое меньше массы каждого из одинаковых шариков В и С.
Определить диаметр шариков, а также силы натяжения обеих нитей, если масса шарика А равна 2,5 г.

3. В баллистический маятник массой М = 6 кг попала пуля массой m = 12 г и застряла в нем. Найти скорость пули, если маятник, отклонившись после удара, поднялся на высоту h = 8 см.

4. Два цилиндра с одинаковыми массами m и радиусами R (один сплошной, второй полый) скатываются с наклонной плоскости высотой h и длиной L. В каком соотношении находятся скорости цилиндров у основания плоскости?
5. Математический маятник длиной l1 = 40 cм и физический маятник в виде тонкого прямого стержня длиной l2 = 60 см синхронно колеблются около одной и той же горизонтальной оси. Определить расстояние “ а ” от центра масс стержня до оси колебаний.

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Процесс

1
2
3
4
5
6

H2
1
AB,CD-изобары; BC,DA-изотермы
VA=6,25; VB=8; PC=500; VC=6
P-T
AB
















Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 10

1. Уравнения движения материальной точки, совершающей колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях, имеют вид
x = A cos ( t ; y = B sin(( t + (),
где А и В – амплитуды колебаний, ( – циклическая частота, ( – начальная разность фаз. При расчетах принять A = 7  см, В = 5 см, ( = 2 с-1, ( = ( /3.
Вывести и записать уравнение траектории движения точки.
В интервале времени от 0 до 3,2 с шагом 0,2 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
Для момента времени t0 = 1,3 с рассчитать координаты, скорость и ускорение, а также радиус кривизны траектории.
На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.

2. Три шарика одинакового диаметра, связанные между собой нитями, погружены в воду и находятся в равновесии (рис. 5). Масса шарика А вдвое меньше массы каждого из одинаковых шариков В и С.
С каким ускорением начнут двигаться каждый из шариков, если перерезать нить АВ? Как изменится при этом сила натяжения нити ВС?

3. Два упругих шарика подвешены на нитях так, что находятся на одной высоте и соприкасаются. Длины нитей l1 = 10 см, l2= 6 см. Массы шариков m1 = 8 г, m2= 20 г. Первый шарик отклоняют на угол ( = 60о и отпускают. Определить максимальные углы отклонения шариков от вертикали после абсолютно упругого соударения.

4. Вал из состояния покоя приводится во вращение вокруг горизонтальной оси с помощью груза, подвешенного на шнуре, предварительно намотанным на вал. Определить момент инерции вала, если груз массой m = 2 кг в течении t = 12 с опускается на расстояние h = 1  м. Радиус вала R = 8 мм. Силой трения пренебречь.

5. Тело массой m = 5 г совершает затухающие колебания. В течении времени t = 50 c тело потеряло 60% своей энергии. Определить коэффициент затухания ( и коэффициент сопротивления r, приняв начальную энергию колебаний Ео = 10 Дж, построить график зависимости Е =f (t).

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Процесс

1
2
3
4
5
6

CO2
1
AB,CD-изохоры; BC,DA-изотермы
PA=500; VA=5; PB=600; PC=750
P-V
CA











Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 11


1. Движение муравья, ползущего со скоростью u от края к центру диска радиусом R, вращающегося с угловой скоростью (, описывается уравнениями
x = (R - u t) cos ( t ; y = (R – u t) sin ( t.
При расчетах принять R = 12 см, u = 2 см/с, ( = 1,5  с-1.
Вывести и записать уравнение траектории движения муравья.
В интервале времени от 0 до 6,0 с шагом 0,3 с рассчитать координаты муравья; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
Для момента времени t0 = 1,65 с рассчитать координаты, скорость и ускорение, а также радиус кривизны траектории.
На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.

2. Три шарика одинакового диаметра, связанные между собой нитями, погружены в воду и находятся в равновесии (рис. 5). Масса шарика А вдвое меньше массы каждого из одинаковых шариков В и С.
С каким ускорением начнут двигаться каждый из шариков, если перерезать нить ВС? Как и во сколько раз изменится при этом сила натяжения нити АВ?

3. Шар массой m1 = 0,2 кг движется со скоростью v1 = 10 м/с и сталкивается с неподвижным шаром массой m2 = 0,8 кг. Определить скорость шаров после упругого и неупругого соударений.

4. С какой скоростью должен въехать велосипедист в нижнюю точку “мертвой петли” радиусом R = 4 м, чтобы не сорваться вниз, если масса велосипедиста с велосипедом М = 90 кг, масса обоих колес m = 6 кг. Трением пренебречь, колеса считать обручами.
5. Шар, радиус которого R = 5 см, подвешен на нити длиной lo = 10 см. Определить относительную погрешность, которую допускают, если при вычислении периода колебаний принимать его за математический маятник длиной l = 15 см.

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Процесс

1
2
3
4
5
6

NH3
0,2
AB,CD-изохоры; BC,DA-изотермы
VA=1; PB=600; PD=625; TD=300
P-T
BC










Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 12


1. Уравнения движения точки даны в виде
x = A t13 EMBED Equation.3 1415; y = B + C t2.
При расчетах принять А = 20 м/с, В = 20 м, С = -5 м/с2.
Вывести и записать уравнение траектории точки.
В интервале времени от 0 до 2 с шагом 0,2 с рассчитать координаты муравья; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
Для момента времени t0 = 1 с рассчитать координаты, скорость и ускорение, а также радиус кривизны траектории.
На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.

2. К потолку лифта на пружинных весах подвешен груз. Когда лифт начинает подниматься, показание весов увеличивается на 10%, затем принимает прежнее положение. Перед окончанием подъёма показание весов уменьшается на 20%. Найти ускорение, с которым движется лифт на разных участках подъёма.

3. Камень бросили под углом ( = 30o к горизонту с начальной скоростью vо = 20 м/с . Найти кинетическую, потенциальную и полную энергию камня через t = 0,5  с после начала движения. Масса камня m = 0,3 кг. Сопротивлением воздуха пренебречь.

4. Человек, стоящий на горизонтальной вращающейся платформе, укрепленной на шариковом подшипнике, держит на вытянутых руках две гири массой по 10 кг. Расстояние от гирь до оси вращения площадки в этом случае равно 80 см. Затем гири придвигаются к плечам, оказываясь теперь на расстоянии 30 см от оси вращения. Какую работу нужно совершить при приближении гирь, если первоначальная скорость вращения 0,5 об/с и известно, что момент инерции тела человека эквивалентен моменту инерции материальной точки массой 60 кг, расположенной от оси вращения на расстоянии
10 см?

5. Гиря массой m = 0,500 кг подвешена к пружине, жесткость которой к = 32 Н/м, и совершает гармонические колебания. Определить их период колебаний, если за n = 88 колебаний амплитуда их уменьшилась в N = 2 раза.

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Процесс

1
2
3
4
5
6

N2
0,5
AB,CD-изохоры; BC,DA-изотермы
PA=500; VA=2,5; TB=360; VD=2
V-T
AB









Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 13

1. Движение точки, участвующей в двух взаимно перпендикулярных колебаниях, частота одного из которых вдвое меньше частоты другого, описывается уравнениями
x = A cos ( t; y = B sin 2( t ,
где А и В – амплитуды колебаний, ( – циклическая частота. При расчетах принять A = 5 см, В = 4 см, ( = 5 с-1.
Вывести и записать уравнение траектории движения точки.
В интервале времени от 0 до 1,3 с шагом 0,065 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
Для момента времени t0 = 0,16 с рассчитать координаты, скорость и ускорение, а также радиус кривизны траектории.
На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.

2. Масса бруска А вдвое больше массы груза В (рис. 6). В каком направлении и с каким ускорением движется груз В, если наклонная плоскость составляет с горизонтом угол: 1) 40о; 2) 20о? Массой блока, трением в блоке, а также трением бруска А о плоскость пренебречь.
3. Три одинаковые лодки массой M = 100 кг каждая движутся друг за другом с одинаковой скоростью v= 2 м/с. В средней лодке находятся ещё два груза массой m = 10 кг каждый. Из средней лодки одновременно в переднюю и заднюю лодки бросают грузы m со скоростью vо = 2,5 м/с относительно средней лодки. Найти скорости лодок после переброски грузов.

4. Тонкий стержень, имеющий ось вращения, проходящую через его торец, отклонили на угол 90о и отпустили. Чему равна угловая скорость и кинетическая энергия стержня в момент прохождения им вертикального положения? Масса стержня m = 2 кг, длина L = 1,2 м.



5. Точка совершает колебания по закону х = A sin
· t , см. В некоторый момент времени смещение х1 = 5 см. Когда фаза колебаний увеличилась в 2 раза, смещение х2 стало равным 8 см. Чему равна амплитуда колебаний?

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q, подведенную к газу; изменение внутренней энергии газа
·U; совершенную газом работу A.


Таблица данных:

Газ
Кол-во ве-щества (моль)
Процессы
Параметры состояния P, кПа; V, л; T, К
Коор-динаты
Процесс

1
2
3
4
5
6

He
2
AB,CD-изохоры; BC,DA-изотермы
VA=10; TA=300; TB=360; VC=8
P-V
CA













Задачи по физике
Механика, молекулярная физика и термодинамика
(Расчетно-графическая работа)
Вариант 14

1. Движение точки, участвующей в двух взаимно перпендикулярных колебаниях, описывается уравнениями
x = A sin2( t ; y = B cos( t,
где А и В – амплитуды колебаний, ( – циклическая частота. При расчетах принять A = 6  см, В = 4 см, ( = 5 с-1.
Вывести и записать уравнение траектории движения точки.
В интервале времени от 0 до 1,4 с шагом 0,07 с рассчитать координаты точки; результаты расчетов занести в таблицу и построить по ним график траектории.
Для момента времени t0 = 1,15 с рассчитать координаты, скорость и ускорение, а также радиус кривизны траектории.
На графике траектории изобразить в масштабе векторы скорости, нормального, тангенциального и полного ускорений в момент времени t0.

2. Наклонная плоскость (рис. 6) составляет с горизонтом угол ( = 30о . Брусок А и груз В связаны невесомой нерастяжимой нитью, перекинутой через блок. Трение в блоке, а также его масса пренебрежимо малы. Масса груза А вдвое меньше массы груза В. Найти величину и направление ускорения груза В, пренебрегая трением бруска А о плоскость. Как и во сколько раз изменится сила натяжения нити АВ, если брусок А остановить?

3. Пуля массой m =10 г летит со скоростью vo = 600 м/с и пробивает свободно висящую доску в её центре. Скорость пули после вылета v = 400 м/с. Найти скорость доски после пробивания и количество тепла, выделившегося при пробивании.








4. Платформа в виде диска радиусом R = 1 м вращается по инерции с частотой
·1 = 0,1 с-1. На краю платформы стоит человек, масса которого равна 80 кг. С какой частотой
·2 будет вращаться платформа, если человек перейдет в её центр? Момент инерции платформы равен Jпл = 120 кг/м2. Момент инерции человека J рассчитывать как для материальной точки.
5. Материальная точка массой m = 50 г совершает колебания по закону х = 10 cos 5t см. Определить силу, действующую на точку в двух случаях:
1) в момент времени, когда фаза
· t = ( /3 с-1,
2) в положении наибольшего смещения точки.

6. Идеальный газ меняет свое состояние по циклу ABCD, состоящему из четырех последовательных процессов AB, BC, CD, DA . В таблице приведены: химическая формула молекулы газа; количество вещества (число молей); процессы, составляющие цикл; некоторые из параметров состояния газа (объем V, давление P, абсолютная температура T) .
Пользуясь этими данными, необходимо выполнить следующее задание:
а) Рассчитать недостающие значения P, V и T для точек
A, B, C, D .
б) Нарисовать цикл в координатах, указанных в 5-ой колонке.
в) Для состояния газа в точке А рассчитать среднюю арифметическую vср., среднюю квадратичную vср.кв. и наивероятнейшую vн скорости молекул. Определить средние значения полной кинетической энергии w, кинетической энергии поступательного wп и кинетической энергии вращательного wвр. движения молекулы.
г) Для заданного в 6-ой колонке процесса записать первое начало термодинамики и рассчитать: теплоту Q

Приложенные файлы

  • doc 18445610
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий