- •Механика
- •Учебно-методическое пособие
- •Длястудентовзаочнойформыобученияи дистанционногообразования
- •Оглавление
- •Математическое введение Чернобородова с.В.
- •Глава 1 кинематика материальной точки Зольников п.П.
- •Глава 2динамика материальной точки Зольников п.П.
- •Глава 3 работа и энергия законы сохранения Першин в.К.
- •Глава 4 момент импульса Фишбейн л.А.
- •Глава 5 элементы механики твердого тела Фишбейн л.А.
- •Глава 6 механические колебания и волны
- •Введение
- •Векторнаяалгебра
- •Сложениевекторов
- •Умножение вектора начисло
- •Вычитаниевекторов
- •Координатывектора
- •Длинавектора
- •Углымеждуосямикоординативектором
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 1.2
- •Задача 1.3
- •Задача 1.4
- •Задача 1.5
- •Задача 1.6
- •Скалярное произведение двухвекторов
- •Физический смысл скалярногопроизведения
- •Задача 1.13 � �
- •Векторное произведение двухвекторов
- •Выражение векторногопроизведения через координатысомножителей
- •Физический смысл векторногопроизведения
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Дифференциальное исчислениефункции действительнойпеременной
- •Дифференцируемость функции.Дифференциал. Производнаяфункции
- •Геометрический смыслпроизводной
- •Геометрический смыслдифференциала
- •Физический смыслпроизводной
- •Производные сложныхфункций
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 2.2
- •Задача 2.3
- •Интегральноеисчисление
- •Первообразнаяфункция
- •Неопределенныйинтеграл
- •Определенныйинтеграл
- •Геометрический смысл определенногоинтеграла
- •Физический смыслинтеграла
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.2
- •4. Дифференциальные уравнения
- •Дифференциальное уравнение, его порядок.Общееичастноерешениедифференциальногоуравнения
- •Дифференциальные уравнения с разделяющимисяпеременными
- •Как нашли решение уравнениямеханических незатухающихколебаний
- •Линейные однородные дифференциальные уравнения второго порядка с постояннымикоэффициентами
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 4.2
- •Задача 4.3
- •Задача 4.4
- •Линейные неоднородные дифференциальные уравнения второго порядка с постояннымикоэффициентами
- •Задача 4.5
- •Вопросы для самопроверки
- •Тесты математические для электронного экзамена Сложение и вычитание векторов
- •Векторное произведение
- •Дифференциальное исчисление
- •Интегральное исчисление
- •Задачи для контрольных работ Сложение и вычитание векторов, длина вектора
- •Скалярное и векторное произведение векторов
- •Дифференциальное исчисление
- •Интегральное исчисление
- •Глава 1кинематика материальной точки
- •Системаотсчета
- •Траектория, путь,перемещение
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Скорость
- •Ускорение
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 1.2.
- •Задача 1.3.
- •Кинематика равномерного прямолинейного движения
- •Кинематикаравнопеременного прямолинейногодвижения
- •Кинематика равнопеременногодвижения
- •Кинематика равномерного вращательногодвижения
- •Примеры решения задач
- •Задача 1.5.
- •Задача 1.6.
- •Задача 1.7.
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Основные положения
- •Мгновеннаяскорость � �
- •Касательное (тангенциальное)ускорение
- •Нормальноеускорение � � �
- •Тесты � � � для электронного экзамена
- •Задачи для контрольных работ
- •Глава 2 динамика материальной точки
- •Первый закон ньютона.Инерциальные системыотсчета
- •Сила, масса, импульстела
- •Второй законньютона
- •Уравнение движения материальнойточки
- •Третий законньютона
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Принцип относительностигалилея. Неинерциальные системыотсчета
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Силы вмеханике
- •Силы гравитационноговзаимодействия
- •Силытрения
- •Сила сопротивлениясреды
- •Силаупругости
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 2.2.
- •Задача 2.3.
- •Задача2.4
- •Задача 2.6
- •Задача 2.7
- •Задача 2.8
- •Задача 2.9
- •Задача 2.10
- •Задача 2.11
- •Задача 2.12
- •Основные положения
- •Обозначения, используемые в главе 2
- •Тесты для электронного экзамена
- •Задачи для контрольных работ
- •Глава 3 работа и энергия.Законы сохранения
- •3.1. Основные понятия и определения
- •Работасилы.Мощность
- •Работа постоянной силы
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Α α Задача 3.2
- •Задача 3.3
- •Работа переменной силы
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.5
- •Задача 3.6
- •Кинетическаяэнергия
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.8
- •Потенциальнаяэнергия
- •Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия двух тел
- •Потенциальная энергия идеальной деформированной пружиныи закрепленного на нейтела
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Законы сохранения и измененияэнергии Замкнутая система
- •Незамкнутая система
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.11
- •Задача 3.12
- •Задача 3.13
- •Задача 3.14
- •Закон сохранения и измененияимпульса Замкнутая система
- •Незамкнутая система
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Столкновениятел
- •Абсолютно неупругий удар
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.17
- •Абсолютно упругий удар
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 3.19
- •Задача 3.20
- •Задача 3.21
- •Задача 3.22
- •Законизменениямеханическойэнергиисистемы–изменение
- •Потенциальнаяэнергиятела,поднятогонадЗемлей–
- •И�мпульссилы–
- •Обозначения, используемые в главе 3
- •Тесты для электронного экзамена Работа постоянной силы
- •Работа переменной силы
- •Мощность силы
- •Кинетическая энергия
- •Теорема об изменении кинетической энергии
- •Потенциальная энергия
- •Законы сохранения и изменения энергии
- •Импульс
- •Теорема об изменении кинетической энергии (импульс)
- •Закон изменения и сохранения импульса
- •Абсолютно неупругий удар
- •Абсолютно упругий удар
- •Задачи для контрольных работ Работа постоянной силы
- •Работа переменной силы
- •Мощность
- •Кинетическая энергия
- •Теорема об изменении кинетической энергии
- •Потенциальная энергия
- •Законы сохранения и изменения энергии
- •Импульс
- •Закон изменения и сохранения импульса
- •Абсолютно неупругий удар
- •Абсолютно упругий удар
- •Глава 4момент импульса.
- •P 4.1. Момент импульса частицы. Момент силы
- •Уравнениемоментов.
- •Уравнение моментов относительно оси. Закон сохранения момента импульсачастицы
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Задача 4.1
- •Примеры решениязадач
- •Движение Луны вокруг Земли
- •Движение электрона вокруг протона
- •Задача 4.2
- •Задача 4.3
- •Задача 4.4
- •Момент импульса системычастиц. Закон сохранения момента импульса системы частиц относительно неподвижной (ых) точки и оси
- •12 21 FвнутFвнут,
- •12 21 12 12 � � � � FвнутFвнутFвнутFвнут0
- •12 21 MвнутMвнут0.
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Центр масс системычастиц
- •Прыжок кошки
- •Движение человека
- •Движение человека на лыжах, автомобиля по дороге, поезда по рельсам
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Абсолютно твердое тело.Равнодействующая сил, приложенных к твердомутелу.
- •1 Mравн f
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Задача 4.6
- •Примеры решениязадач
- •Способы определениякоординатцентра тяжести твердоготела
- •Симметрия
- •Разбиение
- •Задача 4.7
- •Дополнение
- •Задача4.8
- •Уравнение моментов
- •Момент импульса системы частиц
- •Центр масс системы частиц
- •Абсолютно твердое тело. Центр тяжести
- •Задачи для контрольных работ
- •Момент импульса частицы. Момент силы. Уравнение моментов
- •Центр масс системы частиц
- •Центр тяжести
- •Глава 5 элементы механики твердого тела
- •Динамика твердоготела
- •Условияравновесиятвердоготела
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 5.2
- •Задача 5.3
- •Поступательное движение твердоготела
- •Вращение твердого тела вокруг неподвижнойоси. Момент инерции твердоготела. Теорема штейнера Дискретная система частиц
- •Непрерывная система частиц
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 5.5
- •Задача 5.6
- •Задача 5.7
- •Задача 5.8
- •Задача 5.9
- •Закон сохранения момента импульсасистемы твердых тел при их вращательномдвижении
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижнойоси.
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •5.7. Плоское движение твердого тела
- •Кинетическая энергия при плоскомдвижении
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Способ1
- •Способ2
- •Тесты для электронного экзамена Условия равновесия твердого тела
- •Момент инерции твердого тела. Теорема Штейнера
- •Закон сохранения момента импульса системы твердых тел
- •Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Работа внешних сил при повороте твердого тела
- •Задачи для контрольных работ
- •Глава 6механические колебания и волны
- •Понятие колебательногодвижения
- •Кинематика механических гармоническихколебаний
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 6.2
- •Задача 6.3
- •Динамика механических гармоническихколебаний
- •Пружинныймаятник
- •Физическиймаятник
- •Математическиймаятник
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 6.5
- •Задача 6.6
- •Задача6.7
- •Задача 6.8
- •Сложение однонаправленныхколебаний одинаковойчастоты
- •Сложениедвухгармоническихколебанийодинаковойчастоты,происходящих вдоль однойпрямой
- •Сложение гармонических колебаний со слегка отличающимисячастотами, происходящими вдоль одной прямой
- •Сложение взаимно перпендикулярных гармоническихколебаний
- •Сложение двух взаимно перпендикулярных гармонических колебанийодинаковой частоты при разности фаз, равной нулю
- •Сложение двух взаимно перпендикулярных гармонических колебанийодинаковой частоты при разности фаз, равной
- •Сложение двух взаимно перпендикулярных гармонических колебанийодинаковой частоты при разности фаз, равной
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Затухающие механическиеколебания
- •Основные параметры, характеризующие затухающие колебания
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 6.12
- •Задача 6.13
- •Вынужденные механическиеколебания
- •Пояснение
- •Пояснение к искусственному преобразованию
- •Вопросы и задания для самоподготовки
- •Примеры решения задач
- •Задача 6.15
- •Механическиеволны
- •Общиесведенияомеханическихволнах
- •Видыволн
- •Уравнение плоской гармоническойволны
- •Интерференцияволн
- •Стоячиеволны
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Примеры решения задач
- •Задача 6.17
- •Задача 6.18
- •Задача 6.19
- •Задача 6.20
- •Задача 6.21
- •Задача 6.22
- •Основные положения Кинематика механических гармонических колебаний
- •Динамика механических гармонических колебаний
- •Кинетическаяипотенциальнаяэнергиипружинногомаятника–
- •Сложение гармонических колебаний
- •Затухающие механические колебания
- •Условныйпериод затухающих механических колебаний–
- •Вынужденные механические колебания
- •Механические волны
- •Разностьфазмеждудвумяточками–
- •Уравнениеплоской гармонической волны–
- •Координаты пучностей и узлов стоячей волны–
- •Обозначения, использованные в главе 6
- •Тесты для электронного экзамена Собственные незатухающие колебания
- •Пружинный маятник
- •Математический маятник
- •Физический маятник
- •Затухающие колебания
- •Вынужденные колебания
- •Механические волны
- •Задачи для контрольных работ Сложение колебаний
- •Собственные незатухающие колебания
- •Затухающие колебания
- •Вынужденные колебания. Резонанс
- •Механические волны
- •Указания к выполнению контрольной работы
- •Продолжение табл. № 1
- •Продолжение табл. № 2
- •Физика Механика
- •620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66
Теорема об изменении кинетической энергии
Т3.17Если скорость поезда массой 1350 т возрастает с 15 м/с до 25 м/с, то работа всех сил, приложенных к поезду, равна
1) 382,5 МДж 2) 460 МДж 3) 346,6 МДж 4)270МДж 5) 526,8МДж
Т3.18Если самолет массой 8,2 т, летящий со скоростью 680 км/ч, поднимается на 1,5 км без изменения скорости, то работа его двига- теля при подъеме равна
1) 80,7 МДж 2) 325 МДж 3) 246,6 МДж 4)176МДж 5) 123МДж
Т3.19Если тело массой 1,8 кг движется по горизонтальной плос- кости без трения под действием постоянной горизонтальной силы 5,2 Н, то его кинетическая энергия достигает значения 182 Дж после начала движения через время, равное
1)2с 2)4с 3)5с 4)7,5с 5) 8,5с
Т3.20Еслиприсовершениивнешнейсилойработы138Джнадте-лом, равномерно вращающимся с частотой 8Гцпо окружности ра- диусом 84 см в горизонтальной плоскости, происходит увеличение частоты вращения до 12Гцбез изменения траектории движения, то масса теларавна
1)155г 2)180г 3)124г 4)102г 5) 148г
Потенциальная энергия
Т3.21Если глубина шахты 82 м, то на ее краю тело массой 1,2 кг по отношению к дну шахты обладает потенциальной энергией, рав- ной
1)382,5Дж 2) — 600 Дж 3)— 984Дж 4)600Дж 5) 984Дж
Т3.22Если тело массой 1,5 кг находится на дне шахты, глубиной 13,2м,тобудучиподнятымнадуровнемземлина7,4м,онообладает по отношению к дну шахты потенциальной энергией,равной
1)52Дж 2)309Дж 3)–52Дж 4)–309Дж 5) 96Дж
Т3.23Если вертолет массой 2·103кг находится на высоте 20 м, то его потенциальная энергия возрастет на 600 кДж на высоте
1)50,6м 2)76,8м 3)87м 4)98м 5) 116м
Т3.24Еслидвепружиныскоэффициентамижесткости84Н/ми 112Н/мрастянутынаодинаковуюдлину,тоотношениеихпотенци- альныхэнергийравно
1)0,3 2)0,75 3)0,62 4)0,45 5)0,84
Т3.25Если телосовершает гармонические колебанияx(t)Asintc амплитудой 0,3 м, циклической частотой 16рад/си нулевой на- чальной фазой на невесомой пружине с коэффициентом жесткости 80Н/м,то значение ее потенциальной энергии через 3 с после на- чала движения равно
1)5,62Дж 2)1,48Дж 3)9,51Дж 4)6,12Дж 5) 2,12Дж
Т3.26Если тело массой 1,2 кг совершает гармонические колеба- нияcамплитудой0,38мнаневесомойпружинеимаксимальноезна- чениееепотенциальнойэнергии14,2Дж,тоциклическаячастотако-лебаний теларавна
1)4,2рад/с 2) 25,1рад/с3) 37,2рад/с4) 12,8рад/с5) 5,8рад/с
Законы сохранения и изменения энергии
Т3.27Еслискоростьброшенноговертикальновверхтеланавысо- те 10 м уменьшается в 6 раз, то его начальная скоростьравна
1)7,8м/с 2)8,3м/с 3)11,7м/с 4)14,3м/с 5) 18,4м/с
Т3.28Если для тела, брошенного вертикально вверх, отношение его начальной скорости к скорости на некоторой высоте равно трем, то при потенциальной энергии тела 26,8 Дж на этой высоте его ки- нетическая энергия равна
1)38,25Дж 2)40Дж 3)8,5Дж 4)6,25Дж 5) 3,35Дж
Т3.29Если начальная скорость тела, брошенного вертикально вверх, в пять раз превышает его скорость на высоте 19 м, то на этой высоте скорость тела равна
1)5м/с 2)4м/с 3)6,2м/с 4)1,5м/с 5) 2,8м/с
Т3.30Если тело бросают вверх с высоты 48 м под углом 32° к го- ризонту с начальной скоростью 8,2 м/с, то скорость тела в момент падения на землю равна
1)22,4м/с 2) 17,8м/с3)28,7м/с 4)35,6м/с 5) 32,1м/с
Т3.31Если тело бросают горизонтально с начальной скоростью 10м/ссвысоты54м,тоуголнаклонаскоростикгоризонтувмомент падения на землюравен
1)15,2° 2)23,5° 3)30,7° 4)73,1° 5)40,5°
Т3.32Если тело скользит без трения по наклонной плоскости у основания которой его скорость 8,7 м/с, то при начальной скорости тела 7,8 м/с высота, с которой оно начинает движение, равна
1)13,5м 2)14,1м 3)7,4м 4)17,5м 5) 24,8м
Т3.33Если при возрастании скорости от 8,2 м/с до 9,8 м/с тела массой 0,2 кг, скользящего вниз по наклонной плоскости, сила тре- ния совершает работу (–11,8 Дж), то произошедшее при этом изме- нение высоты равно
1)13,5м 2)10,7м 3)8,7м 4)4,8м 5) 7,3м
Т3.34Если при скольжении вниз тела массой 1,2 кг с некоторой высоты, где его скорость 6,6 м/с, по наклонной плоскости, у осно- вания которой тело останавливается, сила трения совершает работу (–8,32 Дж), то высота, с которой тело начинает движение, равна
1)13,5м 2)10,7м 3)8,7м 4)4,8м 5) 7,3м
Т3.35Система, состоящая из неподвижного блока с перекинутой через него нитью с двумя грузами на концах, приходит в движение без трения. Если при достижении телами скорости 2,3м/скаждое из нихсмещаетсяна45cмотсвоегопервоначальногоположения,тоот- ношение масс телравно
1)0,3 2)0,26 3)0,2 4)0,15 5)0,8
Т3.36Еслителомассой120гсовершаетгармоническиеколебанияx(t)Asintна невесомой пружине c амплитудой 0,35 м, цикличе- ской частотой 16рад/си нулевой начальной фазой, то значение ее потенциальной энергии через 2 с после начала движенияравно
1)4,32Дж 2)1,94Дж 3)1,31Дж 4)3,6Дж 5) 0,57Дж
Т3.37Если тело,совершающеенаневесомойпружинегармоническиеколебаниясциклической частотой9,8рад/сиамплитудой0,35м,имеетзначение полной механической энергии12,4 Дж,тоегомасса равна
1)2,1кг 2)4,13кг 3)2,58кг 4)6,21кг 5) 0,5кг
