zadania 02 [PDF 412,02 KB]

Si³y w przyrodzie
(dynamika)
2
Si³y w przyrodzie
(dynamika)
22 Jak wiesz, prêdkoœæ cia³a (jej wartoœæ, kierunek lub zwrot) mo¿e ulec zmianie tylko na skutek oddzia³ywania z innym cia³em.
Dokoñcz ka¿de z poni¿szych zdañ, podaj¹c nazwê w³aœciwego cia³a.
a Spoczywaj¹cy pocz¹tkowo skoczek
uzyskuje prêdkoœæ, bo dzia³a na niego . . .
b Jab³ko spada, bo dzia³a na nie . . .
c Spoczywaj¹cy kamyk zostaje wyrzucony, bo dzia³a na niego . . .
v1
d Zwrot prêdkoœci pi³ki ulega zmianie,
do dzia³a na ni¹ . . .
v2
œciana
e Prêdkoœæ ³ódki z ch³opcem ulega zmianie, bo dzia³a na ni¹ . . .
f Manekin zatrzymuje siê, bo dzia³a na
niego . . .
22
Rozwi¹zania na str. 164
Zadania
2
u
Ziemia
g Kierunek prêdkoœci Ziemi ulega zmianie, bo dzia³a na ni¹ . . .
S³oñce
h Do wyhamowania l¹duj¹cego wahad³owca oprócz hamulców u¿ywa siê
ogromnego spadochronu, wykorzystuj¹c
tym sposobem . . .
i Kierunek prêdkoœci kulki wrzuconej do
zakrzywionej rurki ulega zmianie, bo dzia³a
na ni¹ . . .
u
j Cz³owiek rusza z miejsca, bo na jego but
dzia³a . . .
23 Ni¿ej wymieniono kilka cia³ fizycznych: stoj¹cy samochód, pêdz¹ca kula
karabinowa, ksi¹¿ka, któr¹ czyta pasa¿er lec¹cego samolotu.
Które z nich ma najwiêksz¹ bezw³adnoœæ? Dlaczego?
24* Odpowiedz na postawione ni¿ej pytania:
a W czasie wypadku, samochód mo¿e byæ uderzony np. od przodu lub od
ty³u. Przed skutkami którego uderzenia chroni kierowcê zag³ówek fotela?
b Dlaczego po przekroczeniu linii mety sprinter nie zatrzymuje siê natychmiast?
c Doœwiadczona pielêgniarka zrywa przylepiony do skóry pacjenta plaster
jednym szybkim ruchem. Dlaczego zabieg jest wtedy mniej bolesny?
d W pewnej chwili jad¹cy autobusem pasa¿erowie gwa³townie odchylili siê
do przodu. Jaki manewr wykona³ kierowca autobusu?
Jakiego zjawiska dotycz¹ wszystkie pytania?
Rozwi¹zania na str. 164
23
Si³y w przyrodzie
(dynamika)
25* Ziemia obiega S³oñce z szybkoœci¹ oko³o 30 km/s. Jej masa wynosi w
przybli¿eniu 6×10 24 kg.
Jaka jest wartoœæ pêdu Ziemi? Czy pêd Ziemi zmienia siê z up³ywem czasu?
26* Dwaj stoj¹cy na lodzie ³y¿wiarze, Wojtek o masie 40 kg i Krzysiek o masie 55 kg pok³ócili siê i Wojtek popchn¹³ mocno Krzyœka tak, ¿e Krzysiek zacz¹³
siê poruszaæ z szybkoœci¹ 2 m/s. Jakie prawo fizyczne musi byæ spe³nione w tym
przypadku? Opisz ruch Wojtka.
27 Na wodzie po³ó¿ p³ask¹ tackê ze
styropianu. W plastikowym naczyniu
(np. obciêtej butelce) zrób niewielki
otworek, nape³nij naczynie wod¹ zatykaj¹c otworek palcem i u³ó¿ naczynie
na tacce tak, by woda z otworka wylewa³a siê poza tackê,
Opisz i wyjaœnij obserwowane zjawiska
na podstawie odpowiednich praw fizyki.
28* Pomiêdzy dwiema spoczywaj¹cymi kulami o masach m =1 kg i
1
m2 = 0,25 kg umieszczono zwi¹zan¹ nitk¹ sprê¿ynê. Po przepaleniu nitki kule zosta³y wprawione w ruch.
a Co mo¿esz powiedzieæ o szybkoœciach u1 i u 2 osi¹gnêtych przez kule po
rozprê¿eniu sprê¿yny? Z jakiego prawa to wynika?
b Jakie by³yby szybkoœci kul po przepaleniu nitki, gdyby sprê¿yna pocz¹tkowo zosta³a s³abiej œciœniêta? Ile wynosi³by ich iloraz w porównaniu z poprzedni¹ jego wartoœci¹?
c Jakie by³yby odpowiedzi na poprzednie pytania, gdyby w doœwiadczeniu
u¿yto innej sprê¿yny?
d Czy zmieni³ siê pêd kuli o masie m1 podczas tego doœwiadczenia? Czy
zmieni³ siê pêd kuli o masie m2 ? Czy zmieni³ siê pêd uk³adu kul? Co mo¿na
powiedzieæ o wektorach pêdów koñcowych obu kul?
e Co by³o przyczyn¹ zmiany pêdu kuli o masie m1 ? Co by³o przyczyn¹ zmiany pêdu kuli o masie m2 ?
24
Rozwi¹zania na str. 164, 165
Zadania
2
29 Przyp³yn¹³eœ kajakiem do brzegu jeziora. Wyskakujesz na brzeg z prêdkoœci¹ o wartoœci 1 m/s.
a Co w tym czasie dzieje siê z kajakiem, jeœli jego masa jest dwa razy mniejsza od twojej?
b* W rzeczywistoœci kajak rusza do ty³u z szybkoœci¹ znacznie mniejsz¹ od
obliczonej. Dlaczego?
c** Jakiego rodzaju s¹ si³y wewnêtrzne wzajemnego dzia³ania miêdzy tob¹ a
kajakiem, gdy wyskakujesz na brzeg? Czy móg³byœ wyskoczyæ na brzeg z dowolnie du¿¹ szybkoœci¹? Uzasadnij odpowiedŸ.
30
Z dzia³a o masie 1000 kg zostaje wystrzelony pocisk o masie 0,36 kg i porusza siê z szybkoœci¹ 400 km/h.
a Wyjaœnij, dlaczego dzia³o zostaje odrzucone do ty³u.
Oblicz:
b
c
d
e
wartoœæ pêdu uzyskanego przez pocisk,
szybkoœæ, jak¹ uzyska dzia³o,
wartoœæ pêdu uzyskanego przez dzia³o.
Czym ró¿ni¹ siê wektory pêdów dzia³a i pocisku?
31* Ch³opiec o masie 40 kg
biegnie z szybkoœci¹ 10 km/h
i wskakuje na stoj¹cy wózek o
masie 160 kg.
Z jak¹ szybkoœci¹ bêdzie siê porusza³ wózek wraz z ch³opcem?
Z jakiego prawa fizycznego to
wynika?
u
32 Si³a, jak¹ naciskasz na pod³ogê, na której
stoisz jest równa sile twojego ciê¿aru.
a* Czy jest to ta sama si³a?
b Wymieñ cechy wspólne tych si³.
c* Czy si³y te czymœ siê ró¿ni¹?
Rozwi¹zania na str. 165, 166
25
Si³y w przyrodzie
(dynamika)
33* W ka¿dym z poni¿szych przypadków na podkreœlone cia³o dzia³aj¹ ró¿ne
si³y. Podaj nazwê ka¿dej z si³, jej kierunek, zwrot oraz Ÿród³o.
a Kulka wisi na nitce.
b Klocek ci¹gniemy za pomoc¹ nitki po
stole.
c Pi³ka zosta³a wyrzucona w górê.
d Walizkê podnosimy z pod³ogi do góry.
e Czasza spadochronu, na którym wisi
skoczek opada w dó³.
f Pocisk zosta³ wystrzelony z dzia³a.
26
Rozwi¹zania na str. 167
Zadania
2
g Pude³ko zapa³ek le¿¹ce na ksi¹¿ce rusza
razem z ni¹.
34
W ka¿dym z poni¿szych przyk³adów dla podkreœlonego cia³a jest spe³niona pierwsza zasada dynamiki Newtona. Wymieñ dzia³aj¹ce na to cia³o si³y, podaj
zwi¹zki miêdzy ich wartoœciami, ich kierunki, zwroty oraz Ÿród³a.
a Skrzynia przesuwa siê ruchem jednostajnym.
b Odwa¿nik wisi na sprê¿ynie.
c* Tu¿ przed zetkniêciem z Ziemi¹ skoczek spadochronowy porusza siê ruchem
jednostajnym.
d** Wype³niona owocami szalka wagi
sprê¿ynowej spoczywa.
Rozwi¹zania na str. 167
27
Si³y w przyrodzie
(dynamika)
35** Na cia³o dzia³aj¹ trzy sta³e si³y ta-
F1 = 3 N
kie, jak przedstawiono na rysunku. W klasie powsta³ problem: Czy jest mo¿liwe, aby
B
w tej sytuacji cia³o porusza³o siê po prostej,
F2 = 4 N
A
zaznaczonej lini¹ przerywan¹, np. w stronê
punktu B?
F3 = 5 N
Uczniowie mieli ró¿ne zdania na ten temat.
Oto one:
r r r
Wojtek: Si³y F1 , F2 , F3 równowa¿¹ siê, wiêc cia³o bêdzie pozostawa³o w spoczynku.
Rafa³: Wypadkowa tych si³ jest równa zeru, wiêc cia³o to mog³oby siê poruszaæ
ruchem jednostajnym po linii prostej, ale tylko w kierunku wskazanym przez
któr¹œ z tych si³, zatem odpowiedŸ brzmi: Nie.
r
Magda:
r r Cia³o mo¿e siê poruszaæ po linii prostej ruchem jednostajnym (si³y F1 ,
F2 i F3 równowa¿¹ siê), ale tylko zgodnie z kierunkiem najwiêkszej si³y, a nie po
prostej zaznaczonej na rysunku.
Jacek: Cia³o to mog³oby siê poruszaæ po linii prostej zaznaczonej na rysunku,
np. od A do B, ale tylko wtedy, gdyby prócz narysowanych si³ dzia³a³a na nie dodatkowa si³a zwrócona w stronê punktu B.
Karolina: Zaznaczone na rysunku
si³y równowa¿¹ siê. Jeœli w punkcie A cia³o
r r
mia³oby jak¹œ prêdkoœæ u¹ 0, to cia³o bêdzie siê porusza³o ruchem jednostajnym
z t¹ w³aœnie prêdkoœci¹. Mo¿e siê wiêc poruszaæ po dowolnej prostej, tak¿e przer
chodz¹cej przez punkty A i B w stronê punktu B, jeœli prêdkoœæ u bêdzie zwrócona od A do B.
a A ty jak s¹dzisz? Którzy koledzy mieli racjê?
b Napisz krótki komentarz na ten temat.
36** Przyjrzyj siê poni¿szym rysunkom i odpowiedz na pytanie: Na którym
rysunku si³a nacisku skrzyni na pod³o¿e ma tak¹ sam¹ wartoœæ, jak ciê¿ar skrzyni?
A co mo¿esz powiedzieæ o wartoœci tej si³y w pozosta³ych przypadkach?
a Lina windy towarowej zerwa³a siê i
skrzynia razem z wind¹ spada (pod³o¿em
jest w tym przypadku pod³oga windy).
28
Rozwi¹zania na str. 167, 168
Zadania
2
b Skrzyniê ci¹gniemy za pomoc¹ sznurka,
jak pokazuje rysunek.
c Skrzynia zsuwa siê po desce nachylonej
do poziomu pod pewnym k¹tem.
d Skrzynia stoi na pod³odze.
e Stoj¹ca na pod³odze skrzynia jest przyczepiona do lekko rozci¹gniêtej sprê¿yny.
37 W ka¿dym z poni¿szych przypadków oblicz wartoœæ si³y wypadkowej
dzia³aj¹cej na klocek. Podaj kierunek i zwrot tej si³y.
a
b
3N
5N
5N
6N
Rozwi¹zania na str. 167, 168
29
Si³y w przyrodzie
(dynamika)
c
d
3N
7N
8N
e
2N
f
2N
3N
10 N
6N
g
10 N
4N
3N
38 Oblicz wartoœæ przyspieszenia, z jakim porusza siê klocek z poprzedniego
zadania w ka¿dym przypadku. Masa klocka wynosi 0,2 kg.
39 Jak¹ si³ê równowa¿¹c¹ nale¿a³oby przy³o¿yæ w ka¿dym przypadku do
klocka z poprzednich zadañ, by pozosta³ w spoczynku?
40** Na deseczkê o masie 1 kg dzia³amy dwiema si³ami Fr
r
i F2 . Gdy si³y te
maj¹ zwroty zgodne, to deseczka porusza siê z przyspieszeniem o wartoœci
0,7 m s 2 . Gdy zwroty si³ s¹ przeciwne, to wartoœæ przyspieszenia wynosi0,1 m s 2 .
r r
a Oblicz wartoœci si³ F1 i F2 .
r
r
b Jaka by³aby wartoœæ przyspieszenia deseczki, gdyby kierunki si³ F1 i F2
by³y do siebie prostopad³e?
c W którym z wymienionych przypadków
kierunek przyspieszenia
r
r deseczki
nie jest zgodny ani z kierunkiem si³y F1 , ani z kierunkiem si³y F2 ? Jaki jest
wówczas kierunek przyspieszenia?
1
30
Rozwi¹zania na str. 169
Zadania
2
41 Wykres przedstawia zale¿noœæ wartoœci prêdkoœci od czasu dla ruchu
dziewczynki na rowerze. Dziewczynka jecha³a stale w tê sam¹ stronê.
u (m/s)
7
6
5
4
3
2
1
2
4
6
8
I
10
12
II
t (s)
14
III
a Jakim ruchem jecha³a dziewczynka w kolejnych przedzia³ach czasu (I, II,
III)?
b Oblicz wartoœæ przyspieszenia (lub opóŸnienia) w kolejnych przedzia³ach
czasu.
c Zak³adaj¹c, ¿e masa dziewczynki wraz z rowerem wynosi 30 kg, oblicz
wartoœæ si³y wypadkowej, dzia³aj¹cej na rower z dziewczynk¹ w ka¿dym przedziale czasu.
d* Zastanów siê, jak zwrócona jest ta si³a w stosunku do prêdkoœci roweru w
przedziale czasu I, a jak w przedziale czasu III.
42 Samochód o masie 1000 kg rusza ( u
0
= 0) i jedzie prost¹ szos¹, równolegle
do której zosta³a umieszczona oœ x.
a Na podstawie danych z tabeli narysuj wykres po³o¿enia samochodu w zale¿noœci od czasu.
t (s)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
x (m)
0
1
4
9
16
25
36
48
60
72
84
b Oblicz drogi, jakie przebywa³ samochód w kolejnych sekundach ruchu od
pierwszej do dziesi¹tej.
Rozwi¹zania na str. 170, 171
31
Si³y w przyrodzie
(dynamika)
c* Jakim ruchem porusza³ siê samochód przez pierwsze 6 sekund, a jakim w
ostatnich 4 sekundach? Dlaczego tak s¹dzisz?
d* Co mo¿esz powiedzieæ o sile wypadkowej dzia³aj¹cej na ten samochód w
pierwszych 6 sekundach i w ostatnich 4 sekundach? Oblicz wartoœci tych si³.
e** Jak¹ drogê przeby³by samochód w 10 sekundach, gdyby porusza³ siê
przez ca³y czas takim ruchem, jak na pocz¹tku? Jak¹ drogê przeby³by wtedy w
dziesi¹tej sekundzie?
43** Za³ó¿my, ¿e samochód, o którym by³a mowa w zadaniu 21. po 10 sekundach ruchu zacz¹³ hamowaæ i zatrzyma³ siê po up³ywie 8 sekund.
a Jaka informacja z tabeli lub wykresu bêdzie ci potrzebna do obliczenia o ile
mala³a szybkoœæ samochodu w ka¿dej sekundzie, jeœli jego ruch podczas hamowania by³ jednostajnie opóŸniony? Odczytaj tê informacjê i oblicz opóŸnienie samochodu.
b Jaka by³a wartoœæ si³y wypadkowej, dzia³ajacej na samochód podczas hamowania? Jaki by³ zwrot tej si³y?
c Ile wynosi³a droga hamowania?
d Ile razy wyd³u¿y³yby siê czas i droga hamowania tego samochodu, gdyby
si³a hamuj¹ca mia³a dwa razy mniejsz¹ wartoœæ? Wyjaœnij, jak doszed³eœ do
tego wniosku.
44 Udowodnij, ¿e a =10 kgN
to to samo co a =10
m
.
s2
45 Z balkonu upuszczono dwie doniczki z ziemi¹. Wiêksza mia³a masê 3 kg,
mniejsza 1 kg.
a Oblicz wartoœæ ciê¿aru ka¿dej z doniczek.
b Oblicz wartoœæ przyspieszenia, z jakim spadaj¹ doniczki. Który uczony
pierwszy przewidzia³ wynik, który uzyska³eœ? Jak nazywamy i oznaczamy to
przyspieszenie?
c Czy doniczki bêd¹ spada³y tak samo d³ugo? Uzasadnij odpowiedŸ.
d Co mo¿esz powiedzieæ o szybkoœciach doniczek tu¿ przed uderzeniem o
ziemiê?
32
Rozwi¹zania na str. 171, 172
Zadania
2
46* Dlaczego wiewiórka, przeskakuj¹c z ga³êzi na inn¹ ga³¹Ÿ,
znajduj¹c¹ siê na tej samej wysokoœci, wykonuje skok ukoœnie w
górê?
47 Dwie
kulki o masach
II
I
0,05 kg i 0,15 kg po³¹czono sprê¿yn¹ u³o¿on¹ na g³adkim stole i
oddalono powoduj¹c naprê¿enie
sprê¿yny.
Puszczone swobodnie kulki zbli¿aj¹ siê do siebie. W pewnej chwili kulka o
mniejszej masie ma wzglêdem sto³u przyspieszenie o wartoœci 0,6 m s 2 .
a* Oblicz wartoϾ przyspieszenia drugiej kulki w tej samej chwili.
b* Oblicz wartoœæ si³y dzia³aj¹cej na ka¿d¹ z kulek w tej chwili.
c** Czy wartoœci si³ dzia³aj¹cych na kulki zmieniaj¹ siê podczas ruchu?
d** Jakim ruchem porusza siê ka¿da kulka wzglêdem sto³u?
48* Na rysunku przedstawiaj¹cym stoj¹cy
r na
stole flakon zaznaczonor trzy si³y: ciê¿ar Fc , si³ê
nacisku
flakonu na stó³ Fn i si³ê sprê¿ystoœci sto³u
r
Fs .
a Podaj Ÿród³o ka¿dej z tych si³ i przedmiot,
na który ta si³a dzia³a.
b Które z tych si³ s¹ ci potrzebne do zastosowania I zasady dynamiki Newtona dla flakonu?
c Które z tych si³ s¹ ci potrzebne do zastosowania trzeciej zasady dynamiki dla uk³adu flakon – stó³?
Fs
Fc
Fn
49** D¿okej o masie 50 kg siedzi na koniu.
Masa konia wynosi 500 kg.
Przyjmij g =10 m s 2 .
a Wype³nij poni¿sz¹ tabelê.
Rozwi¹zania na str. 172, 173, 174
33
Si³y w przyrodzie
(dynamika)
Nr
Nazwa si³y
1
Ciê¿ar d¿okeja
2
Ciê¿ar konia
3
Nacisk konia z d¿okejem
na pod³o¿e
4
Nacisk d¿okeja na grzbiet
konia
5
Si³a sprê¿ystoœci grzbietu
konia
6
Si³a sprê¿ystoœci pod³o¿a
WartoϾ
si³y
Zwrot si³y
ród³o si³y
Przedmiot
dzia³ania
si³y
Ziemia
b Wymieñ si³y, których równowaga decyduje o spoczynku d¿okeja (podaj
tylko numery przypisane odpowiednim si³om w tabali).
c Które si³y wymienione w tabeli (podaj numery parami) stanowi¹ przyk³ad
na trzeci¹ zasadê dynamiki?
d Czy w tabeli wymieniona zosta³a si³a reakcji na si³ê Nr 1? A na si³ê Nr 2?
50** Dwaj ch³opcy ci¹gn¹ linê w przeciwne strony, przy czym ka¿dy z nich
dzia³a na linê si³¹ o wartoœci 50 N.
50 N
50 N
2
A
F
B
Si³a napiêcia (inaczej naprê¿enia) liny to si³a, któr¹ wska¿e si³omierz „zamontowany” w dowolnym miejscu tej liny. Przecinamy wiêc linê w dowolnym miejscu i
mocujemy si³omierz.
50 N
50 N
2
A
34
F
B
Rozwi¹zania na str. 174
Zadania
2
a Jak¹ wartoœæ wska¿e si³omierz: 0 N, 50 N, czy 100 N?
Jeœli nie jesteœ pewien, jak¹ odpowiedŸ wybraæ, przeœledŸ poni¿sze rozumowanie
i odpowiedz na pytania.
WyobraŸ sobie, ¿e ch³opiec, który ci¹gn¹³ koniec B liny przyczepi³ ten koniec do
wystaj¹cego z muru haka i poszed³ do domu.
50 N
A
B
Teraz na linê dzia³a ju¿ tylko jeden ch³opiec si³¹ o wartoœci 50 N, nie ma wiêc
w¹tpliwoœci, ¿e si³omierz wska¿e 50 N.
b Jeœli na koniec A liny dzia³a si³a o wartoœci 50 N, to jaka jest wartoœæ si³y,
któr¹ lina ci¹gnie hak w lewo? (Zgodnie z z III zasad¹ dynamiki si³¹ o takiej
samej wartoœci hak dzia³a na linê w prawo).
c Co mo¿esz powiedzieæ o wartoœciach si³ dzia³aj¹cych na koñce liny w obu
rozpatrywanych przypadkach?
d Jeœli linê potraktujemy jako ³¹cznik miêdzy dwoma oddzia³uj¹cymi cia³ami
(np. ch³opcami), to czy mo¿e byæ tak, ¿e na ka¿dy z jej koñców dzia³a si³a o innej wartoœci?
e Czy lina mo¿e na ka¿de z tych cia³ dzia³aæ si³¹ o innej wartoœci?
51** W klasie dyskutowano nastêpuj¹cy problem:
Na krawêdzi sto³u przymocowano
bloczek, przez który przerzucono
linkê. Na jednym jej koñcu przywi¹zano klocek o masie m1 , zaœ drugi koniec przywi¹zano do klocka o
masie m2 le¿¹cego na stole. Ca³y
uk³ad spoczywa³. Uczniowie próbowali wyjaœniæ, dlaczego tak jest.
Oto jakie podawano przyczyny:
Rozwi¹zania na str. 174, 175
m2
m1
35
Si³y w przyrodzie
(dynamika)
A. Klocek wisz¹cy na lince ma za ma³¹ masê. Uk³ad bêdzie siê porusza³, gdy
masa klocka wisz¹cego bêdzie wiêksza od masy klocka le¿¹cego na stole.
B. Klocek le¿¹cy na stole nie rusza, bo dzia³aj¹ca na ten klocek si³a tarcia ma wiêksz¹ wartoœæ od si³y ciê¿aru klocka wisz¹cego na lince.
C. Na klocek le¿¹cy na stole nie dzia³a si³a tarcia, bo jest on w spoczynku; po prostu klocek ten jest za ciê¿ki.
D. Klocek le¿¹cy na stole nie rusza, bo si³a tarcia, która nañ dzia³a ma wiêkszoœæ
ni¿ si³a, któr¹ ci¹gnie go linka.
a Skomentuj ka¿d¹ z tych wypowiedzi.
b A jakie jest wed³ug ciebie poprawne wyjaœnienie tego faktu?
52 Chmury znajduj¹ siê czasem na wysokoœci kilkuset metrów nad ziemi¹.
Np. jeœli deszcz pada³by z chmury znajduj¹cej siê na wysokoœci 720 m, to czas
gt2
spadania kropli, obliczony z wzoru h =
, powinien wynosiæ 12 s (sprawdŸ
2
to!), a zatem szybkoœæ kropli uderzaj¹cych w twoj¹ g³owê wynosi³aby oko³o
120 m/s.
a* Wyjaœnij, dlaczego w rzeczywistoœci szybkoœæ kropli deszczu jest znacznie mniejsza.
b** Jakim ruchem one spadaj¹?
c** Dlaczego prêdkoœæ, z jak¹ spadaj¹ krople deszczu nazywamy czasem
prêdkoœci¹ graniczn¹?
53** Samochód wyœcigowy jest wyposa¿ony w odpowiedni silnik. Naciskaj¹c maksymalnie peda³ gazu, kierowca powoduje dzia³anie na samochód si³y,
zwanej si³¹ ci¹gu. Dlaczego ten samochód nie mo¿e osi¹gn¹æ dowolnie du¿ej
szybkoœci?
54 Zwykle mówimy, ¿e ruch samochodu
jest spowodowany dzia³aniem si³y ci¹gu, której
Ÿród³em jest silnik. Na rysunku obok samochód
wisi na linach.
a Czy zacznie siê poruszaæ, gdy w³¹czymy
silnik i naciœniemy peda³ gazu?
36
Rozwi¹zania na str. 175, 176, 177
Zadania
2
Samochód postawiono na jezdni. W wielkim powiêkszeniu (na poni¿szym rysunku) pokazano maleñki fragment powierzchni, na której ko³o obracane przez silnik
styka siê z jezdni¹.
r
b* Podajr cechy si³: F1 , któr¹ nierównoœæ opony ko³a dzia³a na nierównoœæ
jezdni i F2 , któr¹ nierównoœæ jezdni dzia³a na nierównoœæ opony ko³a.
c* Jak nazywamy te si³y w ¿yciu codziennym.
d* Czy te si³y równowa¿¹ siê wzajemnie?
e* Wyjaœnij, dlaczego teraz samochód rusza?
55* Na rysunku przedstawiono trzy skrzynki ze
1
z³omem u³o¿one jedna na drugiej. Na skrzynki w kierunku poziomym nie dzia³a ¿adna si³a.
r
Piotrek usi³uje przesun¹æ skrzynki dzia³aj¹c si³¹ F1 ,
ale skrzynki nadal spoczywaj¹.
2
F1
Rozwi¹zania na str. 177
37
Si³y w przyrodzie
(dynamika)
3
Piotrkowi przyszed³
z pomoc¹ m³odszy brat,
r
dzia³aj¹c si³¹ F2 , ale skrzynki nie ruszy³y z
miejsca.
F1
F2
4
Piotrkowi przyszed³
z pomoc¹ tata, który zar
dzia³a³ si³¹ F3 i skrzynki zosta³y przesuniête we
w³aœciwe miejsce i to ruchem przyspieszonym.
F1
F3
a Ile wynosi wartoœæ si³y tarcia w przypadku 1, 2, 3, i 4?
b Co byœ poradzi³ Piotrkowi, jeœli skrzynki musz¹ siê znaleŸæ w nowym miejscu, a taty akurat nie ma w domu. Uzasadnij odpowiedŸ.
56 Ktoœ ci powiedzia³, ¿e do wprawienia w ruch ciê¿kiej szafy stoj¹cej na
pod³odze potrzebna jest si³a o kierunku poziomym i wartoœci równej co najmniej
200 N. Co nast¹pi, gdy
a* bêdziesz pchaæ szafê poziomo si³¹ o wartoœci 80 N? Czy bêdzie wówczas
wystêpowa³o tarcie? Podaj uzasadnienie odpowiedzi.
b* skrzyniê bêdzie pcha³o równoczeœnie dwóch ludzi tak, ¿e wypadkowa si³a
bêdzie mia³a kierunek poziomy i wartoœæ 180 N? Jaka bêdzie wówczas wartoœæ si³y tarcia, jeœli si³a taka w ogóle bêdzie dzia³a³a na szafê?
c** zastosujemy jakieœ urz¹dzenie ci¹gn¹ce, które dzia³a si³¹ o kierunku poziomym i wartoœci 240 N? Jak myœlisz, czy po ruszeniu z miejsca szafa bêdzie
siê porusza³a ruchem jednostajnie przyspieszonym, jeœli si³a ci¹gn¹ca nie
zmieni siê? Czy wypadkowa si³a dzia³aj¹ca na szafê podczas ruchu bêdzie
mia³a wartoœæ 40 N? Uzasadnij odpowiedŸ.
38
Rozwi¹zania na str. 177, 178
Zadania
2
57** Masa szafy z poprzedniego zadania wynosi 50 kg. Okazuje siê, ¿e po
wprawieniu jej w ruch wystarczy pchaæ j¹ poziomo si³¹ o wartoœci zaledwie
180 N, a szafa nie tylko nie zatrzymuje siê, ale nawet porusza siê z przyspieszeniem o wartoœci 0,2 m s 2 .
a Wyjaœnij, jak to jest mo¿liwe. Przecie¿ przedtem, gdy pchano j¹ si³¹ o wartoœci 180 N, ani nie drgnê³a!
b Czy mo¿esz coœ powiedzieæ o sile tarcia, która dzia³a³a na szafê podczas
tego ruchu?
c Czy si³a tarcia mia³aby inn¹ wartoœæ, gdyby szafê pchano si³¹ o wartoœci
200 N? Czy coœ by siê w ogóle zmieni³o?
Rozwi¹zania na str. 178, 179
39