Zadania trudniejsze

Zadania trudniejsze

129.

W jednym z kolejnych rozdziałów dowiesz się, że ciężar ciała zmienia się w zależności od wysokości zgodnie z równaniem: Q = m g r 0 2 / r 2 Q=mg r 0 2 / r 2 , gdzie r 0 r 0 jest promieniem Ziemi, a r r jest odległością od środka Ziemi. Jeśli ciało zostaje wystrzelone z powierzchni Ziemi pionowo z prędkością v 0 v 0 , to jak wygląda wyrażenie na prędkość ciała w zależności od jego położenia r r ? (Wskazówka: skorzystaj z przekształconej zależności: a d r = v d v a d r=v d v.)

130.

Duża wirówka, jak ta przedstawiona na zdjęciu, używana jest do poddawania kandydatów na astronautów działaniu przyspieszenia podobnego do tego, jakie powstaje podczas startu rakiety i jej powrotu do atmosfery. (a) Przy jakiej prędkości kątowej wartość przyspieszenia dośrodkowego osiąga 10 g 10g, jeśli astronauta znajduje się w odległości 15,0 m od osi obrotu? (b) Kapsuła astronauty wisi na osi przegubu na końcu ramienia, dzięki czemu kapsuła może się odchylać na zewnątrz podczas obrotu (jak na zdjęciu). O jaki kąt θ θ względem poziomu odchyli się kapsuła, jeśli przyspieszenie dośrodkowe wynosi 10 g 10g ? (Wskazówka: Ramię przykłada siłę dośrodkową i utrzymuje ciężar kapsuły. Narysuj rozkład sił działających na kapsułę, aby prawidłowo zlokalizować położenie kąta θ θ.)

 (a) Zdjęcia przedstawia wirówkę do badań reakcji astronautów na przeciążenia. (b) Rozkład sił działających na kapsułę z astronautą.
131.

Samochód o masie 1000,0 kg jedzie po poziomej drodze z prędkością 100,0 km/h, po czym gwałtownie hamuje. Oblicz długość drogi hamowania, jeśli współczynnik tarcia kinetycznego opon o asfalt wynosi 0,500. Pomiń wpływ oporu powietrza. (Wskazówka: skoro interesuje nas przebyta droga, a nie czas hamowania, to x x będzie zmienną niezależną, a nie t t. W celu wykonania obliczeń przekształć następujące zależności: d v / d t = ( d v / d x ) ⋅ ( d x / d t ) = v d v / d x d v/ d t=( d v/ d x)⋅( d x/ d t)=v d v/ d x.)

132.

Samolot lecący z prędkością 200 m / s 200 m / s wykonuje zakręt w czasie 4,0 min. Jaki powinien być kąt przechylenia samolotu? O ile procent wzrośnie subiektywny ciężar pasażerów?

133.

Spadochroniarz znajduje się na wysokości 1520 m. Po 10 sekundach swobodnego spadku otwiera spadochron i stwierdza, że działająca na niego siła oporu powietrza F op F op jest wprost proporcjonalna do prędkości F op = − b v F op =−bv, gdzie b b jest stałe i v v jest prędkością spadku. Jeśli b = 0 , 750 b=0,750, a masa skoczka wynosi 82,0 kg, znajdź:

  1. prędkość skoczka w momencie otwarcia spadochronu,
  2. drogę przebytą przez skoczka do momentu otwarcia spadochronu,
  3. prędkość graniczną po otwarciu spadochronu,
  4. czas spadania skoczka do momentu otwarcia spadochronu.
134.

Mała kulka o masie 4,00 g zaczyna poruszać się pod wpływem siły grawitacji w czasie t = 0 t=0 w butelce wypełnionej szamponem. Prędkość graniczna wynosi 2 cm/s. Znajdź

  1. wartość współczynnika b w równaniu v = m g b ( 1 − e − b t / m ) , v = m g b ( 1 − e − b t / m ) ,
  2. wartość siły oporu w momencie, gdy kulka osiąga prędkość graniczną.
135.

Kierujący łódką motorową wraz z motorówką są w spoczynku na jeziorze. Ich łączna masa wynosi 200,0 kg. Siła ciągu silnika motorówki wynosi 40,0 N w kierunku ruchu pojazdu, a siła oporu wody jest równa 2 v 2v, gdzie v v jest prędkością motorówki. Oblicz:

  1. prędkość motorówki po czasie t t ;
  2. prędkość końcową (prędkość po bardzo długim czasie).