Физические основы механики и молекулярная физики

Приложение 1

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения»

ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС)

Задачи по физике на тему:

 «Физические основы механики и молекулярная физики»

Вариант 5

Студента группы ИТ-128 Додайкина Андрея Алексеевича

Проверил к.к.н., доцент Е.Б. Хан

Екатеринбург 2018

Задача 2

Конькобежец движется со скоростью 12 м/с по окружности радиусом 50 м. Под каким углом к горизонту он должен наклониться, чтобы сохранить равновесие?

Дано:                                                       [pic 1]

V = 12 m/c                                                

R = 30 m                                                    

а = ?      

Решение:

Рассмотрим силы, действующие на конькобежца:

Сила тяжести Fт = mg, сила нормальной реакции N и сила,

обеспечивающая движение конькобежца по окружности –

сила трения Fтр. Эти силы приложены в разных точках, но

согласно законам статики, для того чтобы конькобежец не

потерял равновесия, сумма моментов всех сил относительно

оси, проходящей через центр тяжести конькобежца, должна

быть равна нулю. Это условие приводит к тому, что равнодействующая сил трения и нормальной реакции направлена вдоль тела конькобежца, т.е. под углом, а

к горизонту (). Запишем основной закон динамики: =   + mg + N, и в проекциях на оси x и yимеем: на ось x: =       [pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

                                                                      на ось y: 0 = N – mg,

                                                                      где    [pic 7][pic 8]

                                                                        ; a = 74°    [pic 9]

Ответ: а = 74°                 

Задача 3

Идеальному трехатомному газу (с нелинейными молекулами) в изобарном процессе подведено количество теплоты Q. Сколько процентов расходуется на работу расширения от подводимого количества теплоты. (Считать связь атомов в молекуле жесткой.)

Решение:

Согласно первому началу термодинамики,, где Q – количество теплоты, полученное газом, [pic 11]U – приращение его внутренней энергии, А’(газа) – работа, совершенная газом. Изменение внутренней энергии .Работа газа при изобарном процессе. Тогда. Доля количества теплоты, расходуемого на работу расширения, составит   Для трехатомного газа с жестокой связью атомов в молекуле.Следовательно,  [pic 10][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

Ответ: 25%      

Задача 10

Шар и сплошной цилиндр, изготовленные из одного и того же материала (ρ1 = ρ2), одинаковой массы (m1 = m2) катятся без скольжения равномерно по горизонтальной поверхности с одинаковой скоростью (v1 = v2). Определить, во сколько раз кинетическая энергия шара T1 меньше кинетической энергии сплошного цилиндра T2.