Домашняя контрольная работа №1

Механика

Срок выполнения и защиты контрольной работы

до 10 октября

1. Кинематика материальной точки

1. Колесо детского велосипеда радиусом 12 см вращается с постоянным угловым ускорением 3,14 рад/с². Определить для точек, лежащих на ободе колеса, к концу второй секунды после начала движения: 1) угловую скорость; 2) линейную скорость; 3) тангенциальное, нормальное и полное ускорения; 4) угол между радиус-вектором и направлением полного ускорения, 5) угол поворота, 6) путь, пройденный по окружности.

2. Камень, брошенный горизонтально, упал на землю через время 0,5 с на расстоянии 5 м по горизонтали от места бросания. С какой высоты брошен камень? С какой скоростью он брошен? С какой скоростью он упадет на землю? Какой угол составит траектория камня с горизонтом в точке его падения на землю? Определить для момента времени t = 0,4 с после начала движения: 1) нормальное ускорение, 2) тангенциальное ускорение, 3) скорость и ее горизонтальную и вертикальную проекции, 4) угол между вектором скорости и ее горизонтальной составляющей (проекцией), 5) радиус кривизны траектории.

3. Колесо радиусом R = 0,1 м вращается так, что зависимость угла поворота радиуса колеса от времени дается уравнением  = A + Bt + Сt³, где А = 0, В = 2 рад/с; С = 1 рад/с³. Для точки, лежащей на ободе колеса, найти через 3 с после начала движения: 1) угловую скорость, 2) линейную скорость, 3) угловое ускорение, 4) тангенциальное, нормальное и полное ускорение, 5) угол между векторами линейной скорости и полного ускорения, 6) угол поворота, 7) путь, пройденный по окружности.

4. Тело брошено со скоростью под углом к горизонту. Найти скорость и угол, если известно, что высота подъема тела 3 м и радиус кривизны траектории движения тела в верхней точке траектории 3 м. Определить для момента времени t = 1 с после начала движения: 1) нормальное ускорение, 2) тангенциальное ускорение, 3) скорость и ее горизонтальную и вертикальную проекции, 4) угол между вектором скорости и ее горизонтальной составляющей (проекцией), 5) радиус кривизны траектории. А также дальность и время полета.

5. Точка движется по окружности радиусом R = 8 м. В некоторый момент времени нормальное ускорение точки равно 4 м/с², вектор полного ускорения образует в этот момент с вектором нормального ускорения угол 60. Найти: 1) линейную скорость, 2) угловую скорость, 3) тангенциальное и полное ускорение, 4) угловое ускорение точки, 5) момент времени.

6. С башни высотой 40 м вверх брошено тело со скоростью υ_o = 20 м/с под углом α = 45° к горизонту. Определить для момента времени t = 4 с после начала движения: 1) нормальное ускорение, 2) тангенциальное ускорение, 3) скорость и ее горизонтальную и вертикальную проекции, 4) угол между вектором скорости и ее горизонтальной составляющей (проекцией), 5) радиус кривизны траектории. А дальность и время полета, скорость тела при падении на землю.

7. Колесо автомобиля вращается вокруг неподвижной оси так, что угол поворота изменяется по закону  = Аt³, где А = 0,6 рад/с³. В момент времени t = 3 c точка, лежащая на ободе колеса имеет линейную скорость 0,8 м/с. Найти для этого момента времени: 1) угловую скорость, 2) угловое ускорение, 3) тангенциальное, нормальное и полное ускорение точки. 4) угол между векторами линейной скорости и полного ускорения, 5) угол поворота, 6) путь, пройденный по окружности.

8. Камень брошен горизонтально с высоты 60 м со скоростью 10 м/с. Определить для момента времени t = 3 с после начала движения: 1) нормальное ускорение, 2) тангенциальное ускорение, 3) скорость и ее горизонтальную и вертикальную проекции, 4) угол между вектором скорости и ее горизонтальной составляющей (проекцией), 5) радиус кривизны траектории. А также дальность и время полета.

9. Материальная точка начинает двигаться по окружности радиусом r = 12,5 см с постоянным тангенциальным ускорением а_τ = 0,5 см/с². В некоторый момент времени вектор полного ускорения a образует с вектором скорости υ угол α = 45° Определить: 1) угловое ускорение, 2) угловую скорость, 3) нормальное и полное ускорение, 4) линейную скорость, 5) угол между векторами линейной скорости и полного ускорения, 6) угол поворота, 7) путь, пройденный за это время движущейся точкой.

10. Камень брошен горизонтально с высоты 10 м со скоростью 15,0 м/с. Определить для момента времени падения камня на землю: 1) нормальное ускорение, 2) тангенциальное ускорение, 3) скорость и ее горизонтальную и вертикальную проекции, 4) угол между вектором скорости и ее горизонтальной составляющей (проекцией), 5) радиус кривизны траектории. А также дальность и время полета.

11. Колесо вращается с постоянным угловым ускорением ε = 3 рад/с². Через время t = 1 с после начала движения полное ускорение точки на ободе колеса а = 7,5 м/с². Определить: 1) угловую скорость, 2) нормальное и тангенциальное ускорение, 3) линейную скорость, 4) момент времени, 5) угол поворота, 6) путь, пройденный за это время движущейся точкой, 7) радиус колеса.

12. Тело брошено со скоростью 10 м/с под углом 45° к горизонту. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить для момента времени t = 1 с после начала движения: 1) нормальное ускорение, 2) тангенциальное ускорение, 3) скорость и ее горизонтальную и вертикальную проекции, 4) угол между вектором скорости и ее горизонтальной составляющей (проекцией), 5) радиус кривизны траектории. А также максимальную высоту, дальность и время полета.

13. Точка движется по окружности радиусом R = 15 см с постоянным тангенциальным ускорением а_τ. К концу четвертого оборота после начала движения линейная скорость точки υ = 15 см/с. Определить: 1) угловую скорость, 2) нормальное, тангенциальное и полное ускорение, 3) угол между векторами линейной скорости и полного ускорения, 4) момент времени, 5) угол поворота, 6) путь, пройденный за это время движущейся точкой.

14. Тело брошено с горизонтальной поверхности со скоростью υ_o = 20 м/с под углом α = 30° к горизонту. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить для момента времени t = 0,5 с после начала движения: 1) нормальное ускорение, 2) тангенциальное ускорение, 3) скорость и ее горизонтальную и вертикальную проекции, 4) угол между вектором скорости и ее горизонтальной составляющей (проекцией), 5) радиус кривизны траектории. А также максимальную высоту, дальность и время полета.

15. Точка движется по окружности так, что зависимость пути от времени дается уравнением s = A – Bt + Ct², где А = 0, В = 2 м/с и С = 1 м/с². Через время 2 с после начала движения, нормальное ускорение точки равно 0,5 м/с². Найти: 1) угловую скорость, 2) полное и тангенциальное ускорение, 3) линейную скорость, 4) угол между векторами линейной скорости и полного ускорения, 5) угол поворота, 6) путь, пройденный за это время движущейся точкой, 7) радиус колеса.

2. Динамика материальной точки. Законы Ньютона

1. С вершины клина, длина которого L = 2 м и высота h = 1 м, начинает скользить небольшое тело. Коэффициент трения между телом и клином µ = 0,15. Определить: 1) ускорение, с которым движется тело; 2) время прохождения тела вдоль клина; 3) скорость тела у основания клина.

2. Тело скользит сначала вниз по наклонной плоскости с углом наклона 30, а затем по горизонтальной поверхности. Определить коэффициент трения, если известно, что тело проходит по горизонтальной поверхности такое же расстояние, как и по наклонной плоскости. Считать коэффициент трения одинаковым на всем пути движения.

3. Два тела с массами m₁ = 2 кг и m₂ = 1 кг связаны нитью, перекинутой через блок. Тело m₁ лежит на наклонной плоскости с углом наклона  = 20^o, а тело m₂ висит на нити (см. рис.). Коэффициент трения  = 0,1. Найти ускорение тел.

4. По наклонной плоскости с углом α наклона к горизонту, равным 30°, скользит тело. Определить 1) ускорение, с которым движется тело; 2) скорость тела в конце второй секунды от начала скольжения, если коэффициент трения µ = 0,15.

5. Тело скользит по наклонной плоскости, об­разующей с горизонтом угол 45°. Пройдя путь 36.4 см, тело приобретает скорость 2 м/с. Найти коэффициент трения тела о плоскость.

6. Два одинаковых груза 1 и 2 массой m находятся на разных склонах наклонной плоскости (см. рис.). Коэффициенты трения грузов о плоскость ₁ = 0,2 и ₂ = 0,1, а углы наклона склонов  = 30⁰ и  = 60⁰ соответственно. Тело 2 начинает скользить вниз. Найти ускорение тел.

7. Для равномерного поднятия груза массой m = 100 кг вверх по наклонной плоскости с углом  = 30° необходимо приложить силу F = 600 Н, направленную вдоль плоскости. С каким ускорением будет скатываться груз, если его отпустить?

8. На автомобиль массой m = 1 т во время движения действует сила трения, равная 0,1 действующей на него силы тяжести mg. Найти силу тяги F, развиваемую мотором автомобиля, если автомобиль движется с постоянной скоростью: а) в гору с уклоном 1 м на каждые 25 м пути; б) под гору с тем же уклоном.

9. Какую горизонтальную силу F нужно приложить к бруску, чтобы он равномерно перемещался вниз по наклонной плоскости? Масса бруска 2 кг, коэффициент трения между бруском и поверхностью плоскостью  = 0,2; плоскость образует угол α = 45⁰ с горизонтом.

10. Тело лежит на наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол 4°. При каком предельном коэффициенте трения тело начнет скользить по наклонной плоскости? С каким ускорением будет скользить тело по плоскости, если коэффициент трения равен 0,03? Какое время потребуется для прохождения при этих условиях пути 100 м? Какую скорость тело будет иметь в конце пути?

11. С вершины клина, длина которого L = 3 м и высота h = 1 м, начинает скользить небольшое тело. Зависимость пройденного телом пути от времени дается урав­нением s = Ct², где С = 1,73 м/с². Найти коэффициент трения тела о поверхность клина, время спуска и скорость тела у основания клина.

12. На наклонную плоскость, образующую угол α = 30⁰ с горизонтом, положили груз массой 1 кг. Коэффициент трения груза о плоскость  = 0,1. Какую горизонтальную силу F необходимо приложить к бруску, чтобы он равномерно перемещался вверх по наклонной плоскости?

13. На гладком столе лежит брусок массой m=4 кг. К бруску привязаны два шнура, перекинутые через неподвижные блоки, прикрепленные к противоположным краям стола. К концам шнуров подвешены гири, массы которых m₁=1 кг и m₂=2 кг. Найти ускорение a, с которым движется брусок, и силу натяжения Т каждого из шнуров. Массой блоков и трением пренебречь.

14. Если к телу приложить силу F = 120 Н под углом α = 60⁰ к горизонту, то тело будет двигаться равномерно. С каким ускорением будет двигаться тело, если ту же силу приложить под углом β = 30⁰ к горизонту? Масса тела 25 кг.

15. Магнит А массой 5 кг притягивается к стене с силой F₁ = 5 Н. Если к магниту приложить еще силу F₂ = 20 Н, составляющую угол α = 30⁰ со стеной, то куда и с каким ускорением будет двигаться магнит? Коэффициент трения между стеной и магнитом  = 0,2. При каких значениях  магнит не будет двигаться?