Режим тренировки Edu
Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.В 9 классе в курсе физики вы изучали две простейших модели удара: абсолютно упругий и абсолютно неупругий. В этом задании вам предстоит рассмотреть более сложные модели ударов, в ходе которых существенную роль играет сила трения, действующая во время удара.
1.1 Упругий шарик, вращающийся с большой угловой скоростью вокруг горизонтальной оси, падает вертикально на горизонтальную упругую поверхность. Под каким углом к вертикали отпрыгнет обруч от поверхности? Коэффициент трения шарика о поверхность равен
За счет какой энергии возросла скорость шарика в ходе удара?
Нарисуй силы, действующие на шарик в момент контакта, и следи, как меняются его горизонтальная и вертикальная скорости; что происходит с угловой скоростью шарика в ударе?
Запиши второй закон Ньютона для проекций ускорения центра масс на вертикальную и горизонтальную оси в виде соотношений между суммой импульсов от нормальной и касательной (трения) сил и изменениями соответствующих компонент скоростей.
- Обозначь изменение вертикальной составляющей скорости как
и горизонтальной как ; запиши уравнения вида и . - Учитывая, что касательная сила имеет модуль
от нормальной в каждый момент, сведи эти уравнения к соотношению между и . - Подставь, что вертикальная компонента лишь меняет знак (по модулю
), получи выражение для конечной горизонтальной скорости . - Вырази угол отклонения
(к вертикали) из полученных соотношений.
1.1. В исходном состоянии давление, температура и объём газа равны соответственно
Откуда следует:
1.2 Упругий не вращающийся диск (шайба) плашмя падает на поверхность льда под углом 
Нарисуй начальную и конечную скорости шайбы и отметь, какие компоненты скорости меняются в ударе и в какую сторону действует сила трения.
Запиши второй закон Ньютона для горизонтальной и вертикальной компонент в процессе удара; используй соотношение между касательной силой и нормальной силы через коэффициент трения
- Обозначь начальные компоненты
и и введи изменения ; запиши уравнения и . - Учти, что модуль вертикальной компоненты остаётся тем же при отражении (изменение знака), т.е.
, и выведи через и . - Найди конечную горизонтальную скорость
. - Вырази искомый угол
из полученной системы.
1.2. При адиабатическом «растягивании» на первом этапе газ будет охлаждаться. Далее, за счет теплообмена с водой, он будет иметь возможность заморозить её, только если температура газа окажется ниже температуры замерзания воды.
Пусть после увеличения объёма газа до
Условию
То есть минимальный объём:
2. Кристаллизация
2.1 «Реальная» не вращающаяся шайба плашмя падает на поверхность льда под углом
Подумай, что за импульсы передаются шайбе вертикально и горизонтально в течение удара, и какую роль при этом играет сила тяжести, действующая во время удара.
Запиши второй закон Ньютона для центра масс с учётом нормальной силы, силы трения (
- Запиши суммирующиеся уравнения вида
и для полного времени удара . - Подставь условие, что вертикальная скорость полностью гасится за время удара (
), вырази через известные величины и . - Найди горизонтальную скорость сразу после удара
. - Запиши уравнение движения последующего скольжения с замедлением
и вырази время остановки из полученной системы.
2.1. Примерная диаграмма, иллюстрирующая описанный процесс, изображена на рис. 1
Рисунок 1
Участок 1 – адиабатическое сжатие до объёма
