§ 4. Силы в механике

89

4.32. Какова будет скорость v ракеты на высоте, равной ради-усу Земли, если ракета пущена с Земли с начальной скоростью VQ = 10 км/с? Сопротивление воздуха не учитывать. Радиус R Земли и ускорение свободного падения д на ее поверхности счи-тать известными.

N 4.33. Ракета пущена с Земли с начальной скоростью VQ = = 15 км/с. К какому пределу будет стремиться скорость ракеты, если расстояние ракеты от Земли бесконечно увеличивается? Со¬противление воздуха и притяжение других небесных тел, кроме Земли, не учитывать.

4.34. Метеорит падает на Солнце с очень большого расстояния,

которое практически можно считать бесконечно большим. На¬

чальная скорость метеорита пренебрежимо мала. Какую скорость

v будет иметь метеорит в момент, когда его расстояние от Солнца

равно среднему расстоянию Земли от Солнца?

4.35. Комета огибает Солнце, двигаясь по орбите, которую мож¬

но считать параболической. С какой скоростью v движется комета,

когда она проходит через перигей (ближайшую к Солнцу точку

своей орбиты), если расстояние г кометы от Солнца в этот момент

равно 50 Гм?

4.36. На высоте h = 2,6 • 106 м над поверхностью Земли косми¬

ческой ракете была сообщена скорость v = 10 км/с, направленная

перпендикулярно линии, соединяющей центр Земли с ракетой. По

какой орбите относительно Земли будет двигаться ракета? Опре-

делить вид конического сечения.

Силы упругости. Механическое напряжение

4.37. К проволоке диаметром d = 2 мм подвешен груз массой

т = 1 кг. Определить напряжение а, возникшее в проволоке.

4.38. Верхний конец свинцовой проволоки диаметром d = 2 см

и длиной I = 60 м закреплен неподвижно. К нижнему концу под¬

вешен груз массой тп = 100 кг. Найти напряжение а материала:

1) у нижнего конца; 2) на середине длины; 3) у верхнего конца

проволоки.

4.39. Какой наибольший груз может выдержать стальная про¬

волока диаметром d = 1 мм, не выходя за предел упругости сгупр =

= 294 МПа? Какую долю первоначальной длины составляет удли¬

нение проволоки при этом грузе?

4.40. Свинцовая проволока подвешена в вертикальном положе¬

нии за верхний конец. Какую наибольшую длину I может иметь

проволока, не обрываясь под действием силы тяжести? Предел

прочности сгпр свинца равен 12,3 МПа.

4.41. Гиря массой тп = 10 кг, привязанная к проволоке, вра¬

щается с частотой п = 2с~1 вокруг вертикальной оси, проходящей

через конец проволоки, скользя при этом без трения по горизон¬

тальной поверхности. Длина I проволоки равна 1,2 м, площадь S

ее поперечного сечения равна 2 мм2. Найти напряжение о металла проволоки. Массой ее пренебречь.

4.42. Однородный стержень длиной I = 1,2 м, площадью попе¬

речного сечения S = 2 см2 и массой тп = 10 кг вращается с часто-

той п = 2 с"1 вокруг вертикальной оси, проходящей через конец

стержня, скользя при этом без прения по горизонтальной поверх-

ности. Найти наибольшее напряжение сгтах материала стержня

при данной частоте вращения.

4.43. К вертикальной проволоке длиной / = 5м и площадью

поперечного сечения S = 2 мм2 подвешен груз массой тп — 5,1кг.

В результате проволока удлинилась на х — 0,6 мм. Найти модуль

Юнга Е материала проволоки.

4.44. К стальному стержню длиной I = Зм и диаметром d =

= 2 см подвешен груз массой m = 2,5 • 103 кг. Определить напря¬

жение а в стержне, относительное е и абсолютное х удлинения

стержня.

4.45. Проволока длиной / = 2ми диаметром d = 1 мм натянута

практически горизонтально. Когда к середине проволоки подве¬

сили груз массой 771 = 1 кг, проволока растянулась настолько, что

точка подвеса опустилась на h = 4 см. Определить модуль Юнга

Е материала проволоки.

4.46. Две пружины жесткостью к\ = 0,3 кН/м и fe = 0,8 кН/м

соединены последовательно. Определить абсолютную деформацию

Х\ первой пружины, если вторая деформирована на жг = 1,5 см.

Рис. 4.9

4.47. Определить жесткость к системы двух пружин при после¬

довательном и параллельном их соединении (рис. 4.8). Жесткость

пружин к\ — 2 кН/м и &2 = 6 кН/м.

Рис. 4.8

4.48. Нижнее основание железной тумбы, имеющей форму ци¬линдра диаметром d = 20 см и высотой h = 20 см, закреплено не¬подвижно. На верхнее основание тумбы действует сила F — 20 кН (рис. 4.9). Найти: 1) тангенциальное напряжение т в материале тумбы; 2) относительную деформацию 7 (угол сдвига); 3) смеще¬ние Ах верхнего основания тумбы.

6 Зак. 237

90

Гл. 1. Физические основы механики