Ćwiczenia z fizyki: Ruch po okręgu i grawitacja, Ćwiczenia z Matematyka

Pobierz Ćwiczenia z fizyki: Ruch po okręgu i grawitacja i więcej Ćwiczenia w PDF z Matematyka tylko na Docsity!

B. A.

C. 0,2 s

D. 0,3 s E.^ 0,4 s F. 0,5 s

G. 0,6 s

H. 0,8 s

I. 2–3 s

Zadanie 1 Do osób w opisanych sytuacjach I–VII dopasuj informacje A–I tak, aby przedstawiały daną sytuację fizyczną. Uwaga. Do każdej osoby pasuje więcej niż jeden opis.

I. Osoba stojąca w windzie ruszającej do góry. _______ II. Osoba stojąca w windzie jadącej ruchem jednostajnym do góry. ______ III. Osoba stojąca w windzie, która zwalnia, jadąc w dół. _____ IV. Astronauta na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. ______ V. Osoba stojąca w windzie, która zwalnia, jadąc do góry. ______ VI. Osoba stojąca w windzie jadącej ruchem jednostajnym w dół. _____ VII. Pilot w samolocie akrobacyjnym, gdy przez krótką chwilę samolot ,,spada swo- bodnie”. _____

Zadanie 2 Oto fragment artykułu dotyczący katapultowania się pilotów myśliwca: „W chwili katapultowania pilot poddany jest przeciążeniu około 10g i ma masę około 1000 kg. Czas przeciążenia jest ściśle ograni- czony i bez uszczerbku dla zdrowia może maksymalnie trwać do 0,2 s. Dłuższy mógłby spowodować nieodwracalne zmiany w organizmie”.

Fazy katapultowania z samolotu Su–22 z wykorzystaniem fotela K–36DM: A – zrzut osłony kabiny, uruchomienie zespolonego mechanizmu odpalającego, B – wy- muszony ruch fotela z pilotem, C, D – wznoszący ustabilizowany ruch fotela z pilotem, E – wierzchołek toru ruchu fotela z pilotem, F – opadanie fotela z pilotem do chwili uru- chomienia mechanizmów otwierających spadochron główny, G – odstrzelenie zagłów- ka i oddzielenie się pilota od fotela, H – początek rozwijania się spadochronu głównego, I – rozwinięcie się spadochronu głównego oraz zapasu awaryjnego.

17. Ciężar i nieważkość

A. Działa siła grawitacji taka sama jak na powierzchni Ziemi. B. Nie działa siła grawitacji. C. Działa siła grawitacji większa niż na powierzchni Ziemi. D. Działa siła grawitacji o około 10% mniejsza niż na powierzchni Ziemi. E. Panuje stan nieważkości. F. Osoba nie wywiera żadnego nacisku na podłoże. G. Osoba naciska na podłoże siłą równą co do war- tości sile grawitacji. H. Osoba naciska na podłoże siłą nieco większą niż działająca na nią siła grawitacji. I. Osoba naciska na podłoże siłą nieco mniejszą niż działająca na nią siła grawitacji.

Żródło: Jerzy Litwiński, Uciec śmierci, „Wiedza i Życie” 1999, nr 9.

2. Ruch po okręgu i grawitacja

a) We fragmencie „pilot ma masę 1000 kg” autor artykułu użył pewnego skrótu myślowego. Masa pilota nie uległa przecież zmianie. Wyjaśnij , jak należy rozumieć to stwierdzenie.

b) Przeanalizuj schemat katapultowania, a następnie oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Wstaw w okienko P, jeżeli jest ono prawdziwe, lub F, jeżeli jest fałszywe. Uzasadnij swój wybór.

• W punktach E i F pilot naciska na fotel siłą równą swojemu ciężarowi.
• W punkcie B pilot odczuwa przeciążenie i naciska na fotel siłą dużo większą niż wynosi jego ciężar.

Zadanie 3

Na wykresach I–III przedstawiono zależność wskazań wagi ustawionej w windzie od rzeczywistej masy przedmiotu umieszczonego na tej wadze.

Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub F, jeżeli jest fałszywe.

1. W przypadku wykresu I winda mogła ruszać w górę lubhamować, jadąc w dół. P F

2. W przypadku wykresu II winda na pewno się nie poruszała. P F

3. W przypadku wykresu III winda na pewno hamowała, jadącw górę. P F

4. Przyspieszenie windy w przypadku wykresu III jest większe niżw przypadku wykresu I. P F

Siła nacisku na wagę w przypadku wykresu I jest mniejsza niż wartość siły grawitacji działającej na ciało znajdujące się na tej wadze.

P F

6. Przyspieszenie windy w przypadku wykresu III to około 7 (^) sm 2. P F
7. Przyspieszenie windy w przypadku wykresu I to około 1 (^) sm 2. P F

2

4

6

8

10

2

I II

III

4 6 rzeczywista masa [kg]

wskazania wagi [kg] (^08 )

DOBRA RADA (^) Siły w poruszającej się windzie

Gdy winda hamuje, jadąc w dół, lub przyspiesza, jadąc w górę, na podłogę windy naciskamy siłą: FN = (g + a) ∙ m Gdy winda hamuje, jadąc w górę, lub przyspiesza, jadąc w dół, na podłogę windy naciskamy siłą: FN = (g – a) ∙ m

Oznaczenia: g – przyspieszenie ziemskie, a – przyspieszenie widny, m – masa osoby w windzie.

Gdybyśmy stali w windzie na wadze, wskaże ona masę: m' = FgN.

2. Ruch po okręgu i grawitacja

Zadanie 6

a) Możemy przyjąć, że na Marsie przyspieszenie grawitacyjne wynosi około 3,7 (^) sm 2 , a na powierzchni Ziemi 9,8 (^) sm 2. Określ , z jakim przyspieszeniem powinien startować hipotetyczny lądownik marsjański z astronautą na pokładzie, aby astronauta naciskał na jego podłogę z taką samą siłą jak w sytuacji, gdy stoi nieruchomo na powierzchni Ziemi.

b) W filmach SF często przedstawiany jest motyw włączenia lub wyłączenia ,,sztucznej grawitacji” na ogromnych statkach kosmicznych. Zastanów się , czy można coś takiego w praktyce zrealizować z wykorzystaniem praw fizyki. Jeżeli tak, to wyjaśnij , w jaki sposób.

Gdy Janek stanął na wadze w nieruchomej windzie, wskazywała ona 70 kg. Kiedy wina ruszyła, na wadze pojawiła się przez chwilę wartość 77 kg. W którą stronę ruszyła winda i z jakim przy- spieszeniem? Dane: wskazanie wagi znajdującej się w spoczynku m = 70 kg wskazanie wagi podczas ruszania windy m’ = 77 kg przyspieszenie ziemskie g = 10 (^) sm 2

Rozwiązanie: Siłę ciężkości działającą na Janka obliczamy ze wzoru: Fc = m · g. Po podstawieniu danych liczbo- wych otrzymujemy: Fc = 70 kg ∙ 10 (^) sm 2 = 700 N Wskazanie wagi się zwiększyło, co oznacza, że winda ruszyła do góry. Siła nacisku na wagę FN jest sumą ciężaru Janka Fc oraz siły F nadającej windzie przyspieszenie: FN = Fc + F, stąd: F = FN - Fc Skoro waga wskazuje m’ = 77 kg, Janek naciska na nią w chwili rozpoczęcia się ruchu windy siłą FN = m’ · g = 770 N. Zatem: F = 770 N - 700 N = 70 N Siłę nadającą przyspieszenie windzie oraz Jankowi obliczymy z II zasady dynamiki: F = m · a, stąd: a = (^) mF Po podstawieniu danych otrzymujemy: a = (^7070) kgN = 1 (^) sm 2

Odpowiedź: Winda ruszyła do góry z przyspieszeniem o wartości 1 (^) sm 2.

PRZYKŁAD

Pamiętaj, że: 1 N = 1 kg · (^) sm 2.

Szukane: przyspiesznie windy a =?

2. Ruch po okręgu i grawitacja

NOTATKI Z LEKCJI

Na wyrywki

Zobacz odpowiedzi docwiczenia.pl Kod: F1QPS

n (^) Co to jest przeciążenie? Kiedy w windzie możemy doświadczyć przeciążenia? n Co to jest niedociążenie? Kiedy w windzie możemy doświadczyć niedociążenia? n Jaki stan nazywamy nieważkością? Czy na ciało w stanie nieważkości mogą działać siły? n Podaj przykład, kiedy osoba o masie 70 kg może być w stanie nieważkości. n (^) Jak wyjaśni stan nieważkości osoba obserwująca z zewnątrz (układ inercjalny), a jak osoba będąca w stanie nieważkości (układ nieinercjalny)?

2. Ruch po okręgu i grawitacja