ZD. Praca, moc, energia

Praca, moc, energia
Zadanie domowe
1. Samochód o masie 1 tona porusza się po poziomej szosie. Między drugą a siódmą sekundą ruchu jego prędkość wzrosła z 36 km/h do 72 km/h. Współczynnik tarcia opon szosę ma wartość 0,1. Zakładając, że w tym
czasie samochód poruszał się ruchem jednostajnie zmiennym, oblicz [8 pkt.]:
a. wartość przyspieszenia samochodu,
b. drogę przebytą przez samochód w tym czasie,
c. wartość siły tarcia,
d. wartość siły ciągu silnika,
e. przyrost energii kinetycznej samochodu w tym czasie,
f. pracę wykonaną w tym czasie przez ciężar samochodu,
g. pracę wykonaną w tym czasie przez siłę tarcia,
h. moc silnika samochodu w tym czasie.
2. Klocek o masie 4 kilogramy położono na równi pochyłej o kącie nachylenia 30°. Oblicz prędkość, jaką uzyska
na dole równi pochyłej, jeżeli w chwili początkowej znajdowało się na wysokości 2 metrów i podczas ruchu ciała nie było sił tarcia. Rozwiąż zadanie korzystając z:
a. zasady zachowania energii [2 pkt.],
b. drugiej zasady dynamiki i opisu ruchu jednostajnie zmiennego [2 pkt.].
3. Klocek pchnięto po poziomej powierzchni nadając mu prędkość 20 m/s. Oblicz drogę, jaką przebędzie klocek do chwili zatrzymania się, jeżeli wartość współczynnika tarcia wynosiła 0,2. Rozwiąż zadanie korzystając z:
a. drugiej zasady dynamiki i opisu ruchu jednostajnie zmiennego [3 pkt.],
b. korzystając ze związku między energią i pracą
– praca sił tarcia [2 pkt.]
Praca, moc, energia - zadanie domowe
Strona 1
4. Nieruchoma kula o masie 10 kilogramów znajdowała się w chwili początkowej na wysokości 40 metrów nad
powierzchnią ziemi. W pewnej chwili zaczęła spadać. Oblicz jej prędkość w momencie uderzenia o powierzchnię ziemi, jeżeli podczas spadania siły oporu powietrza miały wartość 20 niutonów. Rozwiąż zadanie korzystając z:
a. drugiej zasady dynamiki i opisu ruchu jednostajnie zmiennego [2 pkt.],
b. korzystając ze związku między energią i pracą
– praca sił tarcia (oporów powietrza) [2 pkt.]
5. Bramkarz rzuca piłkę ręką działając na nią stałą siłą przez 0,1s. Podczas rzutu ręka piłkarza przemieszcza się
do przodu na odległość l = 1 m. Zakładając, że masa piłki wynosiła 600 gramów oblicz średnią moc
bramkarza w czasie wykonywania tego rzutu. [3 pkt.]
6. Samochód o masie m=1000 kg ma silnik o maksymalnej mocy 70 kilowatów. Z jaką największą prędkością
może wjeżdżać ten samochód na wzniesienie o kącie nachylenia
, jeżeli współczynnik tarcia kinetycznego wynosił 0,05? Przyjmij, że siła oporu powietrza
miała wartość 20 razy mniejszą od wartości
ciężaru samochodu. [4 pkt.]
7. Człowiek stojący na nieruchomym wózku rzucił w pewnej chwili poziomo kamień o masie m nadając mu
prędkość v (względem powierzchni ziemi). Jaką pracę wykonał człowiek, jeżeli łączna masa jego i wózka
wynosiła M? [3 pkt.]
8. Wahadło jest zbudowane z ciężkiej kulki, która jest zawieszona na nierozciągliwej i nieważkiej nici o długości
l. Wahadło zostało odchylone od pionu o kąt α i następnie puszczone. Wyprowadź wzór na maksymalną
prędkość v jaką uzyska kulka? [3 pkt.]
Praca, moc, energia - zadanie domowe
Strona 2
9. Samolot o masie 5 ton leci poziomo ze stałą szybkością 540 km/h. W 2 minut lotu samolot wznosi o 2 km w
górę i zmniejsza szybkość lotu o jedną trzecią. Oblicz wartość pracy wykonanej przez silnik samolotu oraz
średnią jego moc w tym czasie. [2 pkt.]
10. Woda w strumieniu górskim płynie z prędkością v, a pole powierzchni jej przekroju poprzecznego wynosi
S. W pewnym miejscu strumień ten tworzy wodospad o wysokości H. Wyprowadź wzór na moc wody w
strumieniu, jeżeli jej gęstość wynosi . [3 pkt.]
11. Piłka tenisowa spadając bez prędkości początkowej z wysokości Ho odbija się na wysokość H1 [H1<Ho].
Wyprowadź wzór na wysokość Hn na jaką odskoczy ona po n – tym odbiciu. Załóż, że podczas każdego odbicia piłka traci taką samą część swojej energii. [3 pkt.]
12. *Piłka tenisowa spada bez prędkości początkowej z wysokości H. Podczas zderzenia z podłogą piłka traci ktą część swojej energii [
]. Znaleźć całkowitą drogę przebytą przez piłkę do chwili zatrzymania
się. [5 pkt.]
Praca, moc, energia - zadanie domowe
Strona 3