Zestaw zadań z fizyki dla Wydziału Inżynierii Produkcji

IV Pęd, praca, moc, energia. Zasady zachowania
4/8
IV Pęd, praca, moc, energia. Zasady zachowania
1. * Na samochód o masie m, poruszający się z prędkością 0 po prostej poziomej jezdni, w pewnej
chwili zaczęła działać siła hamująca F, skierowana przeciwnie do ruchu. Jaka była wartość tej siły,
jeżeli samochód zatrzymał się po czasie t? [1]
2. ** Pod działaniem stałej siły F spoczywające dotychczas ciało uzyskuje energię kinetyczną Ek
w czasie t. Obliczyć masę i prędkość końcową ciała.
3. ** Prostopadłościenny klocek o masie m jest ciągnięty powoli po chropowatej powierzchni
o współczynniku tarcia µ. Obliczyć pracę wykonaną na drodze s, jeśli ruch klocka był jednostajny.
4. *** Prostopadłościenny klocek o masie m porusza się pod wpływem stałej, poziomej siły F po
chropowatej powierzchni o współczynniku tarcia µ. Obliczyć pracę wykonaną na drodze s. Jaką
część wykonanej pracy stanowiła praca siły tarcia, a jaką przyrost energii kinetycznej?
5. ** Oblicz pracę wykonaną przez silnik o mocy P = 60 kW samochodu poruszającego się ze stałą
prędkością  = 20 m/s na drodze s = 1 km. Oszacuj wartość oporów ruchu.
6. ** Puszczone swobodnie sanki o masie m = 10 kg zsuwają się po równomiernie nachylonym stoku o
długości s = 40 m z nasypu o wysokości h = 6 m. U podnóża pagórka sanki poruszają się z
prędkością  = 8 m/s. Oblicz: a) siłę tarcia T działającą na sanki; b) odległość x od podnóża pagórka,
jaką sanki przejadą po poziomej drodze do zatrzymania; c) pracę W, jaką trzeba wykonać, by
wciągnąć sanki na pagórek z miejsca, w którym stanęły. [6]
7. *** Radziecki pocisk lecący poziomo z prędkością  rozpada się na dwie równe części, które dalej
lecą poziomo. Jedna z części pocisku porusza się w przeciwną stronę z taką samą prędkością .
Obliczyć prędkość drugiej części pocisku. Jaka jest energia kinetyczna drugiej części pocisku po
rozpadzie w porównaniu z energią kinetyczną całego pocisku przed rozpadem. [3]
8. *** Wystrzał z karabinu przesuwa ramię strzelca o l = 2 cm. Masa karabinu wynosi m1 = 5 kg,
a masa pocisku m2 = 10 g. Prędkość początkowa pocisku wynosiła 2 = 500 m/s. Obliczyć stałą siłę
działającą na ramię strzelca w czasie wystrzału. [3]
9. *** Drewniany kloc o masie M = 9,99 kg zawieszony na dwu linach stanowi wahadło balistyczne.
Wystrzelona poziomo kula o masie m = 10 g grzęźnie w klocu, który unosi się na wysokość h = 5 cm
(wahadło odchyla się od pionu). a) Jaka była prędkość v kuli? b) Jaka część energii kinetycznej kuli
została zamieniona na energię wewnętrzną? [6]
10. ** Skoczek bungee o masie m = 60 kg znajduje się na moście na wysokości H = 50 m nad rzeką.
W stanie nie naprężonym lina bungee ma długość l = 25 m. Przyjmij, że przy rozciąganiu lina
zachowuje się jak sprężyna o stałej k = 200 N/m. a) Jaka jest najmniejsza odległość h skoczka od
wody? b) Jaka jest wypadkowa siła F działająca na skoczka w najniższym punkcie? [6]
11. *** Na wózek o masie M poruszający się po poziomej drodze z prędkością  została położona cegła
o masie m. Jaka ilość ciepła wydzieliła się podczas tej operacji? Przyjmujemy, że prędkość cegły tuż
przed położeniem jej na wózek wynosiła 0, a po położeniu uzyskała ona taką samą prędkość jak
wózek. [2]
12. * Co się stanie, jeśli kula bilardowa uderzy centralnie z prędkością  w drugą, identyczną kulę
bilardową?
13. ** Samochód osobowy o masie m = 1500 kg wjechał na przejeździe kolejowym pod rozpędzony
pociąg o masie M = 2000 t. Oblicz względną zmianę prędkości pociągu w chwili zderzenia, jeśli jego
prędkość wynosiła  = 20 m/s.
Zestaw zadań z fizyki dla studentów Wydziału Inżynierii Produkcji PW – opr. mgr inż. Tomasz K. Pietrzak
IV Pęd, praca, moc, energia. Zasady zachowania
5/8
14. *** Sportowy samochód osobowy o masie m1 = 1800 kg, jadący z nadmierna prędkością 1 = 30 m/s,
wyprzedzając „na trzeciego” zderzył się czołowo z jadącą prawidłowo (2 = 15 m/s) ciężarówką
o masie m2 = 14400 kg. Oblicz stosunek ich energii kinetycznych oraz pędów przed zderzeniem.
Samochód sportowy wbił się w przód ciężarówki. Oblicz, z jaką prędkością poruszał się zlepek
pojazdów tuż po zderzeniu.
15. ** Ile energii wydzieliło się w chwili zderzenia (opisanego w poprzednim zadaniu) w postaci ciepła,
fali akustycznej itd.? Ile czasu musi być włączona żarówka o mocy P = 100 W, aby zużyć tyle samo
energii?
16. ** Podaj prędkość zlepka pojazdów, jego pęd oraz kierunek, jeśli pojazdy z zad. 12. zderzyły się nie
czołowo, ale pod kątem 90˚.
17. *** Koń ciągnie sanie z piaskiem ze stałą prędkością . Oblicz pracę wykonaną przez konia na
drodze ∆s, jeśli masa piasku maleje (piasek wysypuje się z sań) wg równania m(t) = m0 exp (-λt),
a współczynnik tarcia sań o drogę wynosi µ.
Zestaw zadań z fizyki dla studentów Wydziału Inżynierii Produkcji PW – opr. mgr inż. Tomasz K. Pietrzak