- •Механика: три уровня сложности сборник задач по физике
- •Часть I
- •Часть 1. Механика 4
- •Глава 1. Кинематика 4
- •Глава 2. Динамика 23
- •Часть 1. Механика Глава 1. Кинематика
- •1.1. Движение с постоянной скоростью
- •1.2. Движение с переменной скоростью
- •1.3. Движение в поле тяжести. Криволинейное движение
- •1.4. Преобразование Галилея
- •1.5. Движение со связями
- •Глава 2. Динамика
- •2.1 Законы Ньютона
- •2.2 Импульс. Центр масс
- •2.3 Pабота. Кинетическая энергия системы. Потенциальная энергия.
- •2.4 Энергия системы. Передача энергии. Мощность
- •2.5 Столкновения
- •2.6 Сила тяготения. Законы Кеплера
- •2.7 Вращение твердого тела
- •2.8. Статика
- •Ответы Глава 1. Кинематика
- •1.1. Движение с постоянной скоростью
- •1.2. Движение с переменной скоростью
- •1.3. Движение в поле тяжести. Криволинейное движение
- •1.4. Преобразование Галилея
- •1.5. Движение со связями
- •Глава 2. Динамика
- •2.1 Законы Ньютона
- •2.2. Импульс. Центр масс
- •2.3. Pабота. Кинетическая энергия системы. Потенциальная энергия.
- •2.4. Энергия системы. Передача энергии. Мощность
- •2.5. Столкновения
- •2.6. Сила тяготения. Законы Кепплера.
- •2.7. Вращение твёрдого тела
- •2.8. Статика
- •Приложение Задачи, предлагавшиеся на вступительных экзаменах в нгу (1988-2001гг.)
- •Ответы:
- •Задачи оценки
- •Объяснить явление
2.6. Сила тяготения. Законы Кепплера.
(А)
-
g = n g.
-
F = 800 н, Fm = 2.76 10 -3, Fs = 4.8 10 -1.
-
g(h)/ g = 1/4, g(3R)/ g = 1/9, g/g = -2h/R = 10 -3, h 3200м.
-
F = Mm/r ( 8/d2 - 1/(d - R/2)2 ).
-
x = 9/10 R.
-
vI = (gR)1/2 . vII = ( 2gR)1/2.
-
Ms = 2 a3/ = 2 10 30.
-
gs = 2.7 10 2 м/c2.
(B)
-
F = m( k2 - 1)g R2/ R2.
-
v = (Rg / 3)1/2, T = 6 (3 R/ g) 1/2.
-
R = 42 10 3 км. ( рис. 8 - ки ).
-
x = 2 R.
-
E = / a [ 1/2 ( M3 + m3 )/( M + m ) - mM ].
-
m = (v + V)2 vT / 2, M = (v + V)2 VT / 2, a = (v + V) T / 2.
-
T = mM (r23 - r13) / (r1 + r2) r12 r22 .
-
E = - K, U = -2K.
-
vII = (g R R / R)1/2 ( [ 2 ( m R/ M r + 1 ) ] 1/2 - 1 ). m - масса Луны, r - радиус Луны, R - радиус Лунной орбиты.
( C )
-
v = ( 3 g R )1/2.
-
R ( 3F x / 4 m ), R 10 5.
-
= R2 ( 1 + 2 M / Rv2 ).
-
r = -2 m / v2 + 2 ( 2m2 / v4 + 2 )1/2.
-
t = (R / g)1/2 [ 1/2 ( 1 + R/r ) ] 1/2.
-
t = T / 2 ( 8 )1/2 = 65 сут.
-
В 2062 г.
-
v = ( g R ) 1/2 /2, rmin = 2/3 R, rmax = 2R.
-
vn2 = 2 M n / R(n + ) = 2 g R n / (n + 1). v2 = 4 g R / (n2 - 1).
-
v = 70 м/с.
amin = a, amax = (2- ) a, = 0.01. a = a, b = 1/2 a, M / M = 1/2 .
2.7. Вращение твёрдого тела
(A)
-
E = 1/2mR2 2
-
E = mR2 2
-
E = 1/2mR2 2
-
J = MR2 + mr2
-
= (2Fl / Mr2)1/2 , а) = 2(Fl / Mr2)1/2 , б) = (2Fl / J)1/2 , в) = (2Fl / (mr2 + Mr2))1/2
-
v = (gl( + m/2)/(m + M/2 + ))1/2
-
h = v2 / 2g , v = (gh) 1/2 .
-
a = g /( J/MR2 + 1) , a) a = g /(1 + m/M), б) a = g /(1 + m/2M).
(B)
-
A = a = g(M - m)/(M + m + J/ R2) , = A/R .
-
a = g sin/( J/mR2 + 1) ,
a) a = g sin/2 , б) a = 2/3 g sin , в) a = 5/7 g sin.
-
n = 2/4 [(1 + 2)J/mgr(1 + )] ,
a) n = 2/4 [(1+2)/(1+)] r/g ,
б) n = 2/8 [(1+2)/(1+)] r/g ,
в) n = 2/10 [(1+2)/(1+)] r/g .
-
a = F /(M + m) , = F / mr .
-
= (g sin - a cos)/(g cos + a sin) ,
F = 2Ma + ma + mg sin - ma cos .
-
= g/R [ 2LM/ (F - g(m + M))]1/2 , при F > g(m + M) ; = 0 при F g(m + M .
-
cos = 2g/2 [(M - m)/(M + m)] если 2g/2 [(M - m)/(M + m)] < 1 , иначе = /2 .
-
= 2mvr/(MR2 + 2mr2)
-
= mR2/J , Ef = Ei mR2/J , Ei = 1/2(mR2 + J) 2
-
= (k(R - l)/mR) 1/2 , L = (4/3 nmR2 + MR2) .
-
= (j + J)/(j + J) , Q = j/2(2 - 2) + J/2(2 - 2) .
-
h = 7v2 / 10g , h = v2 / 2g.
-
v2 = 2 (mgh - Mgr)/(M + m).
-
= 100 = 25/6 (ч -1)
(С)
-
a) a = g/2 [1/(1 + h/l)] , б) a = g/2 [1/(1 - h/l)].
-
A = gr (mr - MR)/(J + mr2 + mR2) , a = -gr (mr - MR)/(J + mr2 + mR2), t = mg (J+MR(R+r))/ (J+mr2+mR2), T = Mg (J+mr(R+r))/ (J+mr2+mR2) .
-
(t) = 0 - t mgR/J , v(t) = t g при t t0 , t0 = 0R/[g(1 + mR2/J)] ; = 0/(1 + mR2/J) , v = 0R/(1 + mR2/J) при t > t0 . Q/ Ei = mR2/J / (1 + mR2/J) . а) Q/ Ei = 1/2 , Q/ Ei = 2/3 , в) Q/ Ei = 5.7.
-
N = 4mMg/(m + M).
-
N = mg/4.
-
а) v = 2 (12/13gl)1/2 , б) v = 2 (3gl)1/2
-
Сила, дейст на горизонт пов.
-
v = 4g(R - r)/(3 + 2m/M) , F = mv2/R(1 + m/M)2
-
1 = 3 = /3 , 2 = - /3 , Q/ Ei = 8/9.
-
1 = 0/4 , 2 = - 0/4 , 3 = 1 , 4 = -1 , Q/ Ei = 3/4 .
-
Nt/m = 2v0 (cos + k sin)/(1 + k2 + m(kR)2/J) , tg = (v0sin - k Nt/m)/( Nt/m - v0cos) , v2 = v02 - m (kR)2/J (Nt/m)2 .
-
1 = (3 - )/4 , 2 = (3 - )/4 .
-
v = 0r/(1 + m/M + mr2/J) , V = - m/M v , = mr2/J 0 /(1 + m/M + mr2/J) ; для обруча: v = 0r/(2 + m/M) , Q/ Ei = (m/M + 1)/(m/M + 2) .
-
v = v0 (m/M + mr2/J)/( 1 + m/M + mr2/J) , V = v0 m/[M( 1 + m/M + mr2/J)] , = mr2 v0/[Jr(1 + m/M + mr2/J)] ; для обруча: v = v0 (m/M + 1)/(m/M + 2) , V = v0 m/M(2 + m/M) , = v0/r(2 + m/M) , Q/ Ei = 1/(2 + m/M).
-
u = m/M v , = 2 mvh/ mR2
-
cos = 1 - 3m2 v2/gl(4M + 3m)(M + m).
-
= m/M = 18/13.
-
На расстоянии 2/3l отр руки.
-
На запад. В северном полушарии дуют северо-восточные пассаты.