На весах уравновешен неполный стакан с водой: На весах уравновешен неполный стакан с водой. Нарушится ли равновесие весов, если в воду погрузить карандаш и держать

Кирик Л.А ФГОС 9 класс онлайн Самостоятельная работа № 6 Достаточный уровень:•

Кирик Л.А ФГОС 9 класс онлайн Самостоятельная работа № 6 Достаточный уровень

1. а) На рисунке показаны этапы насаживания молотка на рукоятку. Объясните, каковы физические основы используемого способа.

б) Покоящаяся хоккейная шайба массой 250 г после уда¬ра клюшкой, длящегося 0,02 с, скользит по льду со ско¬ростью 30 м/с. Определите среднюю силу удара.
в) Двое мальчиков тянут шнур в противоположные сто¬роны, каждый с силой 200 Н. Разорвется ли шнур, если он может выдержать нагрузку 300 Н?
2. а) В сказке Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье» ска¬зано: «стоило Коню остановиться, как Рыцарь тут же ле¬тел вперед. А когда Конь снова трогался с места, Рыцарь тотчас падал назад». Объясните явление.
б) Снаряд массой 15 кг при выстреле приобретает ско¬рость 600 м/с. Найдите среднюю силу, с которой поро¬ховые газы давят на снаряд, если длина ствола орудия 1,8 м.

Движение снаряда в стволе считайте равноуско¬ренным.
в) Теплоход при столкновении с лодкой может потопить ее без всяких для себя повреждений. Как это согласуется с равенством модулей сил взаимодействия?
3. а) Почему при прополке сорняков нельзя выдергивать их из земли быстрым рывком?
б) Лыжник массой 60 кг, имеющий в конце спуска с горы скорость 10 м/с, остановился через 40 с после окончания спуска. Определите модуль силы сопротивления движению.
в) Два мальчика растягивают динамометр. Каждый при¬лагает силу 80 Н. Что покажет динамометр?
4. а) Лисица, убегая от преследующей ее собаки, часто спа¬сается тем, что делает резкие внезапные движения в сто¬рону как раз в тот момент, когда собака готова схватить ее зубами. Почему собака при этом промахивается?

б) Водитель автомобиля начал тормозить, когда машина находилась на расстоянии 200 м от заправочной станции и двигалась к ней со скоростью 20 м/с. Какова должна быть сила сопротивления движению, чтобы автомобиль массой 1000 кг остановился у станции?
в) Сначала двое тянут веревку в разные стороны с силой по 100 Н, затем, привязав веревку к стене, тянут ее вдво¬ем за другой конец, каждый с той же силой. Одинаковая ли сила натяжения действует на веревку в этих случаях?
5. а) Для чего перед взлетом, а также перед посадкой самоле¬та пассажир должен пристегнуться ремнем безопасности?
б) Скорость автомобиля изменяется по закону и = 5 — 31 под действием силы 6 Н. Определите массу тела.
в) Можно ли плыть на парусной лодке, направляя на па¬руса поток воздуха от мощного вентилятора, находяще¬гося на лодке? Что случится, если дуть мимо паруса?
6. а) Почему бегущий человек, стремясь быстро обогнуть столб или дерево, обхватывает его рукой?
б) Под действием силы 150 Н тело движется прямоли¬нейно так, что его координата изменяется по следующе¬му закону: х = 100 + 51 + 0,512. Какова масса тела?
в) Разорвется ли веревка, которая может выдержать силу натяжения 150 Н, если двое мальчиков тянут за веревку в разные стороны с силой по 120 Н?
7. а) С помощью двух одинаковых воздушных шаров подни¬мают из состояния покоя разные тела. По какому признаку можно заключить, у какого из этих тел булыпая масса?
б) Скорость автомобиля изменяется по закону v — 10 + 0,51. Определите равнодействующую всех приложенных к нему сил, если масса автомобиля 1,5 т.
в) Почему лодка не сдвигается с места, когда человек, находящийся в ней, давит на борт, и приходит в движе¬ние, если человек выйдет из лодки и будет толкать ее с такой же силой?
8. а) Почему груженый автомобиль на булыжной мостовой движется более плавно, чем такой же автомобиль без груза?
б) Найдите силу, действующую на тело массой 500 кг, если тело движется прямолинейно и его координата из¬меняется по закону х = 20 — 101 + t2.
в) На весах уравновешен неполный стакан с водой. Нарушится ли равновесие весов, если в воду погрузить карандаш и держать его в руке, не касаясь стакана?

Контрольные работы — персональный сайт учителей физики Гаряева АВ и Калинина ИЮ

ВАРИАНТ 1

1.Автомобиль, масса которого 1,2 т, снизил свою скорость с 70 до 52 км/ч. Сколько времени заняло торможение, если сила торможения постоянна и равна 50 Н?

2.Почему ускорение, которое сила тяжести сообщает телам, не зависит от их массы?

3. Найти силу натяжения Т каната, к которому подвешена клеть подъемной машины, если клеть массы m=300кг движется: с ускорением а

1=1,6 м/с ² направленным вверх; с ускорением а₂=0,8 м/с ², направленным вниз.

4.Определить среднюю плотность Земли, если известно, что её радиус 6,37∙10⁶  м, а ускорение свободного падения 9,8 м/с².

5.Если сесть в автобус или в машину с воздушным шариком на ниточке в руках, то при резком ускорении вы отклоняетесь назад, а шарик – вперед, при торможении – наоборот. Почему?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 2

1.Как изменится вес космонавта при торможении приземляющегося космического корабля?

2.На какой высоте от поверхности Земли сила притяжения космического корабля к Земле станет в 9 раз меньше, чем на поверхности Земли? Радиус Земли принять равным 6400 км.

3.Два тела с массами m₁=50 г и m₂=100г связаны нитью и лежали на гладкой горизонтальной поверхности. С какой силой F можно тянуть первое тело, чтобы нить, способная выдержать силу натяжения Т_max=5Н, не оборвалась? Изменится ли результат, если силу приложить ко второму телу?

4.Пружина длиной 13 см при нагрузке 200 г удлинилась на 8 мм. Определите длину пружины при нагрузке 1,2 кг?

5.Несколько человек могут сдвинуть с места тяжелый автобус, а попадающий в него противотанковый снаряд пробивает его насквозь, но с места не сдвигает. Почему?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 3

1.Планеты движутся по своим орбитам вокруг Солнца. Куда направлена сила тяготения, действующая на планеты со стороны Солнца? Куда направлено ускорение планеты в любой точке на орбите? Как направлена скорость?

2.

Масса лифта с пассажирами М=800 кг. Найти ускорение лифта и его направление, если сила натяжения троса, на котором подвешена кабина лифта, такая же, как у неподвижного лифта массы m=600 кг.

3.Найти силу притяжения F между Землей и Луной. Масса Земли m_з=6∙10²⁴ кг, масса Луны m_л=7,3∙10²² кг, среднее расстояние между их центрами r_л=3,8∙10⁸ м.

4.Сила сопротивления движению электровоза составляет 4 кН. Найдите силу тяги, если его ускорение составляет 0,1 м/с², а масса равна 90 т.

5.Мяч брошен вертикально вверх. Что больше: время подъема или время спуска?

——————————————————————————————————————————

ВАРИАНТ 4

1.Груз, выпущенный из руки, свободно падает и находится в состоянии невесомости. А если тело брошено вверх?

2.Под действием какой силы пружина жесткостью 100 Н/м удлиняется на 0,02 м?

3. К одному концу веревки, перекинутой через блок, подвешен груз массы m=10 кг. С какой силой F нужно тянуть вниз за другой конец веревки, чтобы груз поднимался с ускорением а=1 м/с² .

4.Во сколько раз планета Плутон притягивается к Солнцу слабее Земли, если Плутон удален от Солнца на расстояние в 40 раз больше, чем Земля? Массы Земли и Плутона приблизительно одинаковы.

5.Почему мокрую бумажную веревку разорвать легче, чем сухую?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 5.

1.Исчезнет ли сила притяжения тела к Земле при переходе тела в состояние невесомости?

2.Сила гравитационного взаимодействия между двумя шарами, массы которых m₁=m₂=1 кг, на расстоянии R равна F.  Определите силу гравитационного взаимодействия между двумя шарами массами 3 и 2 кг на таком же расстоянии R друг от друга.

3.

Проволока выдерживает груз массы m_max=450 кг. С каким максимальным ускорением можно поднимать груз массы m=400 кг, подвешенный на одной проволоке, чтобы она не оборвалась?

4.По наклонной плоскости длиной 25 м и высотой 10 м поднимается тело с ускорением 25 см/с². Какова в этом случае сила тяги, если коэффициент сопротивления движению составляет 0,2?

5.Песочные часы уравновешены на рычажных весах. Нарушится ли равновесие во время падения песчинок?

——————————————————————————————————————————

ВАРИАНТ 6

1.По виду траектории движения тела делятся на прямолинейные и криволинейные. К какому виду относится колебательное движение?

2.Сила гравитационного взаимодействия между двумя шарами, находящимися на расстоянии 1 м, равна 9 Н. Чему будет равна сила взаимодействия между этими шарами, если расстояние между ними увеличить до 3 м?

3. С какой силой будет давить на дно шахматной клети груз массы m=100кг, если клеть поднимается с ускорением а=24,5 см/с².

4.С каким ускорением скользит брусок по наклонной плоскости с углом наклона 30⁰ при коэффициенте трения, равном 0,2?

5.Отчего, спускаясь на лодке по реке, плывут посередине реки, а поднимаясь, стараются держаться берега?

——————————————————————————————————————————

ВАРИАНТ 7

1.При каких условиях возникают силы упругости?

2.Ускорение свободного падения у поверхности Луны в 6 раз меньше ускорения свободного падения у поверхности Земли. Во сколько раз выше и дальше может прыгнуть человек на Луне, чем на Земле?

3.Самолет при скорости 360 км/ч делают петлю Нестерова радиусом 400 м. Определите центростремительное ускорение самолета. Чему равен вес летчика в верхней и нижней точки траектории, если его масса 70 кг?

4. На одном конце нити, перекинутой через блок, подвешен груз массы m=500 г. Известно, что нить не обрывается, если на другом ее конце закрепить груз массы M=2т и осторожно отпустить его. Какую силу натяжения Т выдерживает в этом случае нить?

5.Почему быстро летящая пуля в мягком пластмассовом стакане с водой пробивает лишь два маленьких отверстия, а стеклянный стакан с водой разбивает вдребезги?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 8

1.Как изменится сила притяжения между двумя шарами, если один из них заменить другим, масса которого вдвое меньше?

2.Автомобиль массой 10 кг движется по вогнутому мосту, радиус кривизны которого 100 м. С какой силой давит автомобиль на мост в нижней точке при скорости движения 54 км/ч?

3.Требуется перевезти груз на автомобиле с прицепом по грязной дороге. Где лучше поместить груз: в кузове или на прицепе?

4. Определить среднюю плотность некоторой планеты, если продолжительность суток на ней составляет 6 ч, а пружинные весы на экваторе показывают на 10% меньший вес, чем на полюсе?

5.Какую силу надо приложить для подъема вагонетки массой 600 кг по эстакаде с углом наклона 30⁰, если коэффициент сопротивления движению равен 0,05?

——————————————————————————————————————————

ВАРИАНТ 9

1.Почему мы не замечаем притяжения окружающих тел друг к другу, хотя притяжения этих же тел к Земле наблюдать легко?

2.Человек массой 90 кг опускается в лифте и за 3 с скорость лифта возрастает до 9 м/с. Определите вес человека в момент равноускоренного спуска в лифте.

3.С сортировочной горки скатываются два вагона: один груженный, другой порожний. Какой из вагонов отъедет дальше по прямолинейному участку пути после скатывания с горки? Считать силу сопротивления движению пропорциональной нагрузке на колеса и не зависящей от скорости. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.

4.Два груза связаны нитью, как показано на рисунке. Каким будет натяжение этой нити, если левый груз будет весить 10Н, а правый-15Н? (Блоки считать невесомыми).

5.С какой максимальной скоростью может ехать по горизонтальной плоскости мотоциклист, описывая дугу радиусом 90 м, если коэффициент трения резины о почву 0,4?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 10

1.Изменяется ли сила тяжести при удалении тела от поверхности Земли?

2.С какой силой необходимо тянуть за конец проволоки, второй конец которой закреплен, чтобы удлинить ее на 5 мм? Жесткость проволоки 1∙10⁶ Н/м.

3.Радиус Солнца Rc примерно в 110 раз больше радиуса Земли Rз, а средняя плотность Солнца p_{c относится к средней плотности Земли pз, как 1:4. Найти ускорение свободного падения gс  у поверхности Солнца.}

4.Лифт поднимается сначала равномерно, а затем равномерно замедленно. Каким должно быть замедление, чтобы шар, лежащий на полу лифта, подпрыгнул?

5.С каким ускорением скользит брусок вниз по наклонной плоскости с углом наклона 30⁰ при коэффициенте трения 0,2?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 11.

1.Исчезает ли сила притяжения тела к Земле при переходе тела в состоянии невесомости?

2.Определите ускорение свободного падения тела на высоте 600 км над поверхностью Земли. Радиус Земли равен 6400 км, ее масса 6∙10²⁴ кг.

3.Если изменить форму куска пластилина, алюминиевой или медной проволоки, то, возникает ли в них сила упругости?

4.Тело, массой М=2 кг лежит на гладком горизонтальном столе. С каким ускорением начнет двигаться, если:

1)нить тянуть с силой F=9,8H; 2)подвесить к нити груз массой 1 кг.

5.На вираже летчик поворачивает корпус самолет по отношению к направлению движения на 10⁰. Скорость полета 360 км/ч. Найдите радиус поворота R.

——————————————————————————————————————————

ВАРИАНТ 12

1.Как изменяется вес летчика, совершающего фигуру «мертвая петля» (петля Нестерова), когда он находится в нижней и верхней точках фигуры?

2.Тело массой 10 кг тянут по горизонтальной поверхности, прикладывая силу 50 Н, направленную под углом 30⁰ к горизонту. Ускорение тела равно 3,5 м/с². Найдите коэффициент трения между телом и поверхностью.

3.Тело массой 1 кг падает с ускорением 9 м/с². Чему равна средняя сила сопротивления воздуха?

4.Какую силу надо прикладывать, чтобы удержать в руках в воде кусок гранита объемом 2∙10^-2 м³?

5.Одно и то же тело взвешивают на пружинных и рычажных весах сначала на Земле, затем на Луне. Одинаковы ли показания весов между собой?

——————————————————————————————————————————

ВАРИАНТ 13

1.В чем состоит причина невесомости?

2.Сила упругости, возникающая при деформации пружины, 20Н. Жесткость пружины 200 Н/м. Чему равна ее деформация?

3.Поезд массы m=500кг после прекращения тяги паровоза останавливается под действием силы трения F=0,1 МН через время t=1мин.  С какой скоростью v шел поезд до момента прекращения тяги паровоза?

4.Самолет с реактивным двигателем летит со скоростью v=1440 км/ч. Считая, что человек может переносить пятикратное увеличение веса, определить радиус окружности, по которой может двигаться самолет в вертикальной плоскости.

5.Одинаково ли сжимаются буферы при столкновении двух одинаковых вагонов? При столкновении груженого и порожнего вагонов?

——————————————————————————————————————————

1. Реактивный самолет на одном из участков полета летел по вертикали вниз с ускорением 3 д. Испытывал ли летчик перегрузку или находился в состоянии невесомости?

2.Рассчитайте массу Земли, если известно, что ее радиус равен 6400 км.

3.Жесткость одной пружины 20Н/м, другой 40Н/м. Пружины соединили последовательно. Найдите жесткость этого соединения.

4.К концам легкой нерастяжимой нити, перекинутой через блок, прикреплены тела массой m₁ =3кг и m₂=1 кг. Груз m₁ находится на высоте Н=2,45 м над поверхностью стола, а груз m₂ – на поверхности. Какую скорость будет иметь груз m₂  в момент соприкосновения груза m₁ с поверхности стола?

5.Два одинаковых ведра наполнены водой до краев, в одном из них при этом плавает кусок дерева. Какое из ведер перетянет, если их разместить на рычажных весах?

——————————————————————————————————————————

ВАРИАНТ 15

1. У вас в руках две разные пружины. Сможете ли сравнить их жесткость с помощью одной только линейки?

2.Мальчик, поднявшись на лестницу, выпустил из рук сосуд с водой. Чему равно давление воды на дно сосуда во время падения?

3.Из всего добытого на Земле золота можно было бы сделать шар, диаметр которого всего 22м. Плотность золота равна 19300 кг/м³. С какой силой притягивал бы вас этот шар, если бы вы подошли к нему вплотную?

4.Автомобиль массой 10т движется со скоростью 54км/ч по выпуклому мосту, радиус кривизны которого 50м. Определите силу давления автомобиля на мост, когда он проходит в середине моста.

5.Как легче везти сумку-тележку: толкать её перед собой или тащить позади себя?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 16

1.Будет ли тело, брошенное вертикально вниз с начальной скоростью, находиться в невесомости?

2. В кузов автомашины по наклонным брусьям длиной 2 м втаскивают ящик массой 300 кг на высоту 1,2 м. Найдите силу тяги, если коэффициент трения в данном случае составляет 0,2.

3.Кран поднимает строительную плиту массой 1,56 т. Найдите натяжение троса, если ускорение в начале подъема 0,3 м/с².

4.Определите ускорение свободного падения на высоте, равной двум радиусам Земли.

5.Зачем у динамометров делают ограничители растяжения пружин?

——————————————————————————————————————————

1.Определяется ли направление скорости тела направлением действующей на это тело силы?

2.Велосипедист массой 80 кг двигается по аттракциону «мертвая петля» со скоростью 54 км/ч. Радиус петли равен 4,5 м. Найдите вес велосипедиста в верхней точке петли.

3.Через блок перекинута нить, к которой подвешены 2 груза массами 0,2 кг и 0,22 кг. Чему равно ускорение движения тел и сила натяжения нити?

4. Железнодорожный состав массой 2000 т движется с ускорением 3 см/с². Каков при этом коэффициент сопротивления движению, если сила тяги тепловоза составляет 1,2 МН?

5.Во время соревнований некоторые бегуны держатся сзади противника и вырываются вперед лишь у финиша. Почему?

——————————————————————————————————————————

1.Почему шкаф с книгами бывает невозможно сдвинуть с места?

2.Определить силу тяжести, действующую на тело массой 1 т на высоте 1000 км над Землей?

3.Чему равен радиус поворота машины, если её скорость 43,2 км/ч, а коэффициент трения резины по дороге 0,2?

4.Определите массу тела, которое в лифте, движущемся вниз с ускорением 5 м/с², имеет вес, равный 100 Н.

5.Лошадь тянет груженую телегу. По третьему закону Ньютона сила, с которой лошадь тянет телегу, равна силе, с которой телега тянет лошадь. Почему же все-таки телега движется за лошадью?

——————————————————————————————————————————-

1. Почему пуля, вылетевшая из ружья, не может отворить дверь, но пробивает в ней отверстие, тогда как давлением пальца открыть дверь легко, но проделать отверстие невозможно?

2.Рассчитайте ускорение, с которым тело соскальзывает с наклонной плоскости, имеющей угол наклона 30⁰, если коэффициент трения равен 0,2.

3.Груз массой 50 кг поднимают в течение 5 с на высоту 20 м. Определите силу упругости каната, если движение равноускоренное.

4.Как изменится сила гравитационного взаимодействия двух тел массами m₁ и m₂ при увеличении расстояния между ними в 4 раза?

5.Почему бегущий человек, стремясь быстро и круто обогнуть столб или дерево, обхватывает его рукой?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 20

1.Будет ли гореть свеча в состоянии невесомости?

2. Рассчитайте силу торможения, действующую на поезд массой 400 т. Тормозной путь поезда равен 200 м, а его скорость в начале торможения – 39,6 км/ч.

3.При помощи пружинного динамометра груз массой 10 кг движется с ускорением 5 м/с² по горизонтальной поверхности стола. Коэффициент трения груза о стол равен 0,1. Найдите удлинение пружины, если её жесткость 2000 Н/м.

4.Расстояние между планетой Нептун и Солнцем в 30 раз больше, чем расстояние между Землей и Солнцем, а масса Нептуна в 15 раз больше массы Земли. Во сколько раз сила притяжения Солнца к Земле больше, чем Солнца к Нептуну?

5.Крейсер при столкновении с маленьким пароходом может потопить его почти без всяких для себя повреждений. Не противоречит ли это третьему закону Ньютона?

——————————————————————————————————————————

1.Почему при движении по железнодорожному мосту скорость поезда уменьшают?

2.Через сколько времени после начала аварийного торможения остановился автобус, движущийся со скоростью 15 м/с, если коэффициент сопротивления при аварийном торможении равен 0,3?

3. На какой высоте от поверхности земли ускорение свободного падения уменьшится в 4 раза по сравнению с его значением на поверхности Земли?

4.Масса кабины лифта с пассажирами 800 кг. Определить ускорение лифта, если при движении вес его кабины с пассажирами равен 7040 Н.

5.На весах уравновешен неполный сосуд с водой. Нарушится ли равновесие весов, если в воду опустить палец так, чтобы он не касался дна и стенок сосуда?

——————————————————————————————————————————

1.Можно ли поднять с земли тело, приложив к нему силу, равную силе тяжести?

2.Имеются две пружины, жесткости которых равны соответственно k₁ и k₂. Какова жесткость двух пружин: а) соединенных последовательно; б) соединенных параллельно?

3.Используя формулу скорости υ= 5 + 4t, определите силу, действующую на тело, если его масса равна 6 кг.

4. Две гири массами m₁ = 7 кг и m₂ = 11 кг висят на концах нити, которая перекинута через блок. Гири вначале находятся на одной высоте. Через какое время после начала движения более легкая гиря окажется на 10 см выше тяжелой?

5.Лежащая на столе книга давит на него с некоторой силой. Стол действует на книгу с такой же силой, направленной вверх. Можно ли найти равнодействующую этих сил?

——————————————————————————————————————————

1.Почему дальность полета артиллерийского снаряда зависит от длины ствола орудия?

2.Тяжелый грузовик массой 50 т движется по мосту со скоростью 54 км/ч. Определите силу давления на мост, если он прогибается, образуя дугу радиусом 750 м.

3.Конькобежец движется со скоростью 12 м/с по закруглению стадиона радиусом 50 м. Каков при этом его угол наклона к горизонту?

4.Определите массу и среднюю плотность Луны, если ускорение свободного падения на её поверхности приблизительно равно1,6 м/с². Радиус Луны равен 1730 км.

5.Ветер уносит воздушный шар на север. В какую сторону при этом отклоняется флажок, прикрепленный к вершине гондолы?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 24

1.Футбольный мяч ударяется в штангу ворот. На какое из тел (мяч или штангу) действует при его ударе большая сила?

2.Сколько процентов составляет ускорение свободного падения на поверхности Марса от ускорения свободного падения на Земле, если радиус Марса составляет 0,5 радиуса Земли, а масса Марса – 0,1 массы Земли?

3.Тело массой 200 г после удара, длящегося 0,02 с, приобретает скорость 5 м/с. Найти среднюю силу удара.

4.На сколько следует поднять наружный рельс над внутренним на повороте радиусом 400 м, чтобы состав мог пройти этот поворот на скорости до 54 км/ч. Ширина колеи в России составляет 1524 мм.

5.Почему у гоночных велосипедов руль опущен так низко?

——————————————————————————————————————————-

1. При прополке посевов вручную сорняки не следует выдергивать из земли слишком быстро. Почему?

2.Груз массой 200 г вращают на нитке длиной 40 см в горизонтальной плоскости. Чему равна сила натяжения нити, если груз делает 36 оборотов за одну минуту.

3.Тело останавливается под действием силы трения. Чему равно при этом ускорение, если коэффициент трения 0,2?

4.Найдите силу, сообщающую автомобилю массой 3,2 т ускорение, если он за 15 с от начала движения развил скорость, равную 9 м/с.

5.Можно ли плыть на парусной лодке, направляя на паруса поток воздуха от мощного вентилятора, находящегося на лодке? Что случится, если дуть мимо паруса?

——————————————————————————————————————————-

1.Можно ли применять формулы свободного падения к движению человека, спускающегося на парашюте с самолета?

2.Среднее расстояние между центрами Земли и Луны равно 60 земных радиусов, а масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. В какой точке прямой, соединяющей их центры, следует поместить тело, чтобы оно притягивалось к Земле и Луне с одинаковыми силами?

3.При помощи пружинного динамометра груз массой 10 кг движется с ускорением 5 м/с² по горизонтальной поверхности стола. Коэффициент трения груза о стол равен 0,1. Найдите удлинение пружины, если её жесткость 2000 Н/м.

4.С какой силой давит космонавт массой 60 кг на опору при вертикальном взлете ракеты с ускорением 9 м/с²? Какова сила давления в полете при выключенных двигателях ракеты?

5.Может ли одно и то же тело в одной системе отсчета сохранять свою скорость, а в другой – изменять? Приведите примеры, подтверждающие ваш ответ.

——————————————————————————————————————————-

1.Один из двух одинаковых шаров лежит у подножия горы, а другой — на вершине этой же горы. На какой из шаров действует большая сила тяжести?

2.Парашютист, достигнув в затяжном прыжке скорости 55 м/с, раскрыл парашют, после чего за 10 с скорость его уменьшилась до 5 м/с. Найдите силу натяжения стропов парашюта, если масса парашютиста 80 кг.

3.Вагонетка массой 200 кг движется с ускорением 4 м/с². С какой силой рабочий толкает вагонетку, если коэффициент трения равен 0,6?

4.Под действием горизонтальной силы, равной 12 Н, тело движется по закону х = х₀ + 1,01t². Найти массу тела, если коэффициент трения равен 0,1.

5.На внутренней стенке закрытой банки, уравновешенной на чувствительных рычажных весах, сидит муха. Что произойдет с весами, если муха станет летать внутри банки?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 28

1.Барон Мюнхгаузен, самый правдивый из всех людей, рассказывает: «Схватив себя за косичку, я изо всех сил дернул верх и без большого труда вытащил из болота и себя, и своего коня, которого крепко сжал обеими ногами, как щипцами». Можно ли таким образом поднять себя?

2. С сортировочной горки, высота которой равна 40 м, а длина – 400 м, начинает спускаться вагон. Определите скорость вагона в конце сортировочной горки, если коэффициент сопротивления движению вагона равен 0,05.

3.Мальчик массой 50 кг качается на качелях, длина подвеса которых равна 4 м. С какой силой он давит на сиденье при прохождении среднего положения со скоростью 6 м/с?

4.На каком расстоянии от поверхности Земли сила притяжения космического корабля к ней станет в 100 раз меньше, чем на поверхности Земли?

5.С высокого обрыва безопаснее прыгать в рыхлую песчаную насыпь, чем на твердую почву. Почему?

——————————————————————————————————————————-

ВАРИАНТ 29

1.Почему лодка не сдвигается  с места, когда человек, находящийся в ней, давит на борт, и приходит в движение, если человек выйдет из лодки и будет толкать её с такой же силой?

2.Радиус кривизны моста составляет 60 м. Чему равен вес автомобиля в верхней точке моста, если его масса 5 т и он движется со скоростью 21,6 км/ч?

3.Найдите величину минимального угла наклона деревянного лотка для спуска зерна самотеком, если коэффициент трения зерна о дерево составляет 0,7.

4.Через блок, подвешенный к динамометру, перекинут шнур, на концах которого укреплены грузы массами m₁=2кг и m₂=8кг. Что показывает динамометр при движении грузов?

5.Автомобиль равномерно движется по кольцевой трассе. Является ли связанная с ним система отсчета инерциальной?

ВАРИАНТ 30

1.Резиновый жгутик при нагрузке 0,1 Н удлиняется на 1 см. Постройте график зависимости удлинения жгутика от нагрузки (максимальную нагрузку принять 0,5 Н).

2.Какая горизонтальная сила требуется, чтобы тело массой 2 кг, лежащее на горизонтальной поверхности, начало скользить по ней с ускорением 0,2 м/с²? Коэффициент трения между телом и поверхностью равен 0,02.

3.Две гири с массами m₁=3 кг и m₂=6,8 кг висят на концах нити, перекинутой через блок. Первая гиря находится на 2 м ниже второй. Гири пришли в движение без начальной скорости. Через какое время t они окажутся на одной высоте?

4.С какой скоростью должна была бы вращаться Земля, чтобы на экваторе тела не имели веса? Радиус Земли 6400 км.

5.Почему лыжник, прыгая с трамплина, наклоняет тело вперед?

——————————————————————————————————————————

ньютоновская механика. Что физически происходит, когда я засовываю палец в стакан с водой, и весы опускаются вниз, подразумевая, что он стал тяжелее?

Весы опрокидываются, потому что вы нажимаете на них пальцем. Не так очевидно, что вы нажимаете на нее, как если бы вы касались самой шкалы. Вы давите на воду, и в результате вода сильнее давит на весы.

Первое, что вам нужно понять, это то, что не имеет значения, насколько массивен ваш палец. Размер и форма имеют значение. Мы можем немного упростить, если вместо этого вы используете цилиндр. Мы выберем невесомый цилиндр, чтобы сила тяжести на цилиндре не мешала задаче. Предположим также, что стакан не имеет массы.

Такой цилиндр будет плавать на поверхности воды, совершенно не проникая в поверхность. Масштаб от этого не изменится. В это время вода неподвижна. Суммарная сила, действующая на воду, равна $0$. На него действуют две силы: гравитация и восходящая сила реакции весов, удерживающая его на месте. Они равны и противоположны.

Вы можете заставить цилиндр проникнуть в поверхность, нажав на него. Вода приспосабливается, немного поднимая стакан, а затем остается неподвижной. Вода давит на цилиндр с равной и противоположной силой.

Теперь на воду действуют три силы, но вода по-прежнему неподвижна. Общая сила по-прежнему равна $0$. Две направленные вниз силы — это сила цилиндра и гравитация. Восходящая сила – это реакция весов. Сила реакции должна быть больше, чтобы уравновесить обе силы.

---

Отсюда видно, что должно получиться так, что направленная вниз сила от цилиндра должна передаваться на весы. Но как это происходит? Чтобы увидеть это, мы рассмотрим просто стакан с водой и разделим его на горизонтальные слои.

Давайте начнем с одного тонкого слоя воды в стакане. Вес на весах – это вес слоя. Нижняя часть слоя давит вниз с такой силой.

Добавим второй слой. Один из способов думать об этом состоит в том, что в два раза больше воды, чем в два раза, и поэтому она давит на весы с удвоенной силой.

Другой способ — верхний слой давит на нижний слой весом одного слоя. Нижний слой давит на весы собственным весом, но также передает на весы вес верхнего слоя. Таким образом, жидкость может передавать силу, даже если она текучая.

Вы можете продолжить этот путь с $3$, $4$ или любым другим количеством слоев. В каждом случае сила на вершине слоя равна весу всех слоев над ним. Слой добавляет к этому свой собственный вес и давит на следующий слой вниз. Сила пропорциональна тому, насколько ниже поверхности находится слой.

---

Давайте еще раз, немного по-другому. Налейте первый слой и держите цилиндр так, чтобы дно было на поверхности. Здесь нет ничего нового. Сила на весах равна весу одного слоя.

Теперь налейте столько воды, чтобы вода поднялась на два слоя. Так в чем разница между этим и двумя полными слоями? Отсутствует пробка воды там, где сейчас цилиндр. И силы от цилиндра как раз достаточно, чтобы удерживать воду неподвижной. этого достаточно, чтобы вода не вытолкнула цилиндр вверх из воды. Именно это и делает вес недостающей пробки с водой.

Это ключ. Сила, направленная вниз от цилиндра, должна быть такой же, как направленный вниз вес отсутствующей водяной пробки. И того, и другого достаточно, чтобы слой под цилиндром оставался неподвижным. Если вы сильнее нажмете на цилиндр, он погрузится глубже, где восходящая сила больше, и уравновесит его. Если вы нажмете меньше, вода подтолкнет ее вверх туда, где восходящая сила меньше, и уравновесится.

Вода также давит на стенки цилиндра. Цилиндр должен выталкиваться наружу достаточно, чтобы оказывать сопротивление, иначе он будет раздавлен. Опять же, эти силы такие же, как и силы недостающей водяной пробки, которые также должны сдерживать воду вокруг себя. Эти боковые силы горизонтальны и не изменяют направленную вниз силу на весах.

---

Вот что происходит макроскопически, если не учитывать, что вода состоит из молекул. Но на самом деле это ничего не меняет, когда вы думаете о молекулах.

Если бы молекулы были неподвижны, как песчинки, подошло бы то же объяснение.

Молекулы действительно подпрыгивают повсюду. Все отскоки в верхней части слоя отталкиваются достаточно сильно, чтобы сдерживать все слои над ним. Слой ниже должен ударить немного сильнее, чтобы сдержать эти слои и еще один.

Существуют различия между газом, жидкостью и твердым телом. В газе молекулы будут двигаться, пока не столкнутся с чем-нибудь.

В жидкости они слипаются, но текут. Они вибрируют и не уходят от своих соседей. Но они и их соседи будут течь достаточно близко, чтобы соприкоснуться с цилиндром.

В твердом теле они просто вибрируют на месте. Они пинают все, с чем соприкасаются.

Чем выше температура, тем сильнее толчки. В газе это означает, что молекулы ударяются сильнее. Силы растут. В герметичном контейнере повышение давления за счет повышения температуры не меняет вес. Газ ударяет по потолку так же сильно, как и по полу.

В жидкости или твердом теле силы не увеличиваются с температурой. Атомы и молекулы прилипают друг к другу. Если более высокая температура означает, что они вибрируют сильнее, их соседи сдерживают их сильнее.

статика жидкости — Почему вода должна падать из перевернутого стакана с водой?

спросил 1 год, 10 месяцев назад

Изменено 1 год, 10 месяцев назад

Просмотрено 5к раз

$\begingroup$

Предположим, у меня есть перевернутый стакан с водой, который я каким-то образом принес в конфигурации, показанной ниже (без воздуха между стаканом и водой). Теперь вода, очевидно, упадет вниз, но мой вопрос: почему именно?

Силы, действующие на столб воды, $\rho Vg$ направлены вниз под действием силы тяжести, $P_aA$ направлены вверх под действием атмосферы и $F_g$ направлены вниз под действием стекла. Если бы $P_aA>\rho Vg$ (что легко достигается уменьшением $V$), то $F_g$ могло бы быть просто равно $P_aA-\rho Vg$, и вода находилась бы в равновесии и не имела бы причин падать. вниз.

• гидростатика

$\endgroup$

9

$\begingroup$

Вы абсолютно правы в том, что показанная картинка находится в равновесии. Давление вверху и по бокам не обязательно должно быть равно 0, но оно будет меньше давления внизу на величину веса жидкости. Таким образом, чистая сила и чистый крутящий момент на жидкости равны нулю, и нет тенденции к ускорению или вращению. Это действительно означает, что жидкость в этой конфигурации находится в равновесии.

Существует два типа равновесия: устойчивое и неустойчивое. Хотя эта конфигурация является равновесием, это неустойчивое равновесие. В частности, эта конфигурация подвержена неустойчивости Рэлея-Тейлора

В принципе, если небольшая порция воды опускается и заменяется таким же объемом поднимающегося вверх воздуха, потенциальная энергия системы уменьшается. Это означает, что система не будет стремиться вернуться к исходной конфигурации. Таким образом, любое отклонение от состояния идеального равновесия будет расти экспоненциально, независимо от того, насколько незначительным* оно было изначально.

Поскольку всегда есть небольшое отклонение, жидкость деформируется, образует капли и падает вниз, как и ожидалось из обычного опыта.

*Поверхностное натяжение может фактически стабилизировать очень небольшие отклонения на некоторых границах раздела жидкостей.

$\endgroup$

4

$\begingroup$

Существует вариант этого эксперимента, демонстрирующий тот самый принцип, о котором вы спрашиваете. Игральную карту помещают поверх заполненной пробирки, которую затем переворачивают. Атмосферное давление на карту на дне обеспечивает достаточную силу, чтобы прижать карту к пробирке, несмотря на силу тяжести, тянущую вниз.

Посмотрите это видео Билла Ная, демонстрирующее это примерно через 1 минуту:

https://www.youtube.com/watch?v=QeAp3CuGjk8

$\endgroup$

6

$\begingroup$

Поскольку ваша диаграмма неполная, давление равно и в воде. Поэтому давление не поддерживает и не вытягивает воду из стакана.

По сути, единственными неуравновешенными силами являются гравитация, собственное сцепление воды с самой собой (частично проявляющееся в виде поверхностного натяжения), сцепление воды с поверхностью стекла и собственная структурная жесткость воды.

К сожалению, последнего предмета почти не существует, так как вода жидкая. Он деформируется и под действием силы тяжести сползает вниз, выпадая из стекла.

Если немного изменить параметры и значительно увеличить структурную прочность воды за счет ее замораживания, она не осядет. Тогда борьба происходит между прилипанием воды к стеклу и гравитацией, что является более сбалансированной борьбой.

$\endgroup$

3

$\begingroup$

Вода *не стекает, если вы используете очень узкий стакан. Этот принцип используется при всасывании воды пипеткой. поэтому в зависимости от ширины стекла вода будет падать или оставаться внутри. Если бы $A$ вашего стакана был очень маленьким, он остался бы внутри. В этом случае поверхностное натяжение воды будет удерживать ее внутри, потому что оно сильнее, чем сила тяжести, пытающаяся притянуть ее вниз. Было бы интересно посмотреть, что произойдет, если жидкий гелий поднимется по небольшой трубке. Гелий собирался наверху. А потом…?

$\endgroup$

$\begingroup$

Не забывайте о вкладе давления сверху и по бокам жидкости. Единственная чистая сила в вашем случае — это гравитация.

Эксперимент Билла Ная, в котором он нагнетает давление в сосуде и сбрасывает давление в верхней части, вызывая восходящий поток, представляет собой совсем другой случай.

$\endgroup$

5

$\begingroup$

Предполагая, что вы держите стакан:

Если стакан был цилиндрическим и если ваша вода на самом деле была льдом, лед немного падает (при условии, что воздух не выходит из боковых сторон), хороший вакуум внутри и атмосферное давление на снаружи просто остановит падение льда.

Если лед находился внутри стакана, имеющего форму, указанную в вопросе, то если лед немного упадет, между стеклянной стенкой и льдом образуется зазор, и воздух сможет проникнуть внутрь и стабилизировать давление, позволив льду упасть только за счет сила тяжести.