X
تبلیغات
فیزیک دبیرستان - حل تمرین های فیزیک2 - فصل4

1- شخصي به جرم 50 كيلوگرم در داخل آسانسوري قرار دارد. آسانسور 5متر بالا مي رود. در هر يك از موارد زير كار هريك از نيروهاي وارد بر شخص و كار نيروي برآيند وارد بر او را حساب كنيد.

الف- آيانسور با سرعت ثابت بالا مي رود.

ب- آسانسور با شتاب 2m/s2 بالا مي رود.

جواب: الف)

چون شخص با سرعت ثابت بالا مي رود پس برآيند نيروهاي وارد بر او صفر است يعني:

           

 

2- در تمرين (1) كار برآيند نيروها را با استفاده از قضيه كار و انرژي به دست آوريد.

جواب:الف)                                                                               

      ثابت               

ب) سرعت شخص پس از 5 متر بالا رفتن با شتاب 2m/s2  برابر خواهد بود با:

3- نمودار سرعت-زمان متحركي به جرم 5kg به صورت شكل مقابل است. كار نيروي برآيند را الف) به طور مستقيم ب) با استفاده از قضيه كار و انرژي براي اين متحرك حساب كنيد.

 

 

 

 

جواب:الف) با توجه به شكل نتيجه مي شود:

 

ب)

توجه كنيد كه از لحظه يك ثانيه به بعد سرعت جسم ثابت است يعني برآيند، نيروهاي وارد بر آن صفر مي باشد. بنابراين كار برآيند نيروهاي وارد بر جسم نيز بعد از اين زمان صفر است.

4- گلوله اي به جرم 24g با سرعت 500m/s وارد تنه درختي مي شود. اگر گلوله به اندازه 12cm در تنه درخت فرو رود، نيروي متوسطي كه تنه به آن وارد مي كند چند نيوتن است؟

جواب: پس از توقف گلوله در تنه درخت، سرعت و انرژي جنبشي آن صفر مي شود. بنا به قضيه كار و انرژي، كار نيروي اصطكاك كه از طرف تنه درخت بر گلوله وارد مي شود برابر خواهد بود با:

5- اتومبيلي به جرم يك تن با سرعت 72km.h در حركت است. راننده اتومبيل ناگهان مانعي را در 30 متري خود مي بيند و ترمز مي كند. اگر ضريب اصطكاك بين لاستيك اتومبيل و جاده 5/0 باشد، آيا اتومبيل به مانع برخورد مي كند؟

اين تمرين را يك بار با استفاده از قضيه كار و انرژي و بار ديگر با استفاده از معادله هاي فصل حركت شناسي و ديناميك حل كنيد.

جواب: ابتدا مسئله را با استفاده از قضيه كار و انرژي  حل مي كنيم:

الف)

d مسافتي است كه اتومبيل بايد طي كند تا به طور كامل متوقف شود و چون اين مسافت از 30 متر( فاصله اتومبيل تا مانع هنگام ترمز) بيشتر است، پس اتومبيل به مانع برخورد خواهد كرد.

حال مسئله را بدون استفاده از قضيه كار و انرژي حل مي كنيم:

amin حداقل شتاب لازم است تا اتومبيل قبل از برخورد با مانع در فاصله فوق توقف نمايد. حال بايد ببينيم اصطكاك بين لاستيك و اتومبيل چه نيروي بازدارنده اي توليد مي كند:

شتابي كه اين نيرو ايجاد مي كند برابر است با:

ملاحظ مي شود كه اين شتاب كمتر از شتاب لازم است ؟؟؟؟ و بنابراين اتومبيل به مانع برخورد خواهد كرد.

6- آونگي به جرم m و طول L مطابق شكل مقابل به اندازه 60 درجه از وضعيت قائم منحرف و از حال سكون رها مي كنيم.

الف- سرعت آونگ هنگامي كه از وضعيت قائم مي گذرد چقدر است؟

ب- آونگ تاچه ارتفاعي بالا مي رود( از نيروي اتلاف كننده صرفنظر كنيد)؟

جواب: الف) ابتدا انرژي پتانسيل آونگ را هنگامي كه گلوله آن بالاست، محاسبه مي كنيم:

موقع رها كردن آونگ، اين انرژي به تدريج به انرژي جنبشي تبديل مي شود و در وضعيت قائم تمام انرژي جسم از نوع جنبشي خواهد بود. نتيجه مي شود:

ب) چون از نيروهاي اتلاف كننده صرفنظر شده است، پس بنا به اصل پايستگي انرژي مكانيكي، آونگ در طرف ديگر نيز به همان اندازه طرف اول(h ) بالا خواهد رفت.

7- در شكل زير يك واگن تريحي نشان داده شده است. اگر واگن در A ار حال سكون شروع به حركت كند، سرعت آن در B وCچقدر است؟ از اصطكاك قطار با ريل صرفنظر كنيد.

جواب: بنا به اصل پايستگي انرژي مكانيكي براي دو نقطه A وخواهيم داشت:

به همين ترتيب براي دو نقطه A و  C خواهيم داشت:

8- در شكل زير هواپيماي بمب افكني كه در ارتفاع 200متري با سرعت 900km/h به طور افقي پرواز مي كند بمب خود را رها مي كند. سرعت بمب در هنگام برخورد با زمين  چقدر است؟( از نيروي اتلاف كننده صرفنظر كنيد).

جواب: انرژي پتانسيل بمب هنگام افتادن تبديل به انرژي جنبشي مي شود. بنا به اصل پايستگي انرژي مكانيكي خواهيم داشت:

9- شخصي به جرم 70 كيلوگرم، 50 پله را در زمان يك دقيقه طي مي كند. توان متوسط او چند وات است؟ ارتفاع هر پله را 30 سانتي متر فرض كنيد.

جواب:

10- آسانسوري با سرعت ثابت 10 نفر مسافر را در 3 دقيقه 80 متر بالا مي برد. اگر جر متويط هر مسافر80kg و جرم آسانسور1000kg باشد، توان متوسط آن چند وات است؟

جواب:

+ نوشته شده توسط رؤیا محمدی در چهارشنبه 1391/06/22 و ساعت 0:26 AM |