ГДЗ Физика 9 класс. Учебник [Барьяхтар В.Г., Довгий С.А., Божинова Ф.Я.] 2017

13.04.2019, icon

9 Клас / Фізика, icon

55 083,

(Другие задания смотри здесь ...)

§ 36. Взаимодействие тел - § 37. Реактивное движение - § 38. Применение законов сохранения

1. Дано:
m = 4,5 кг
v = 4 м / с
v1 = 5 м / с
p1 -?
p2 -?
p3 -?
решение:
Импульс тела p = m * v.
а) Импульс мяча относительно поверхности Земли: p1 = m * v, p1 = 4,5 - 4 = 18 (кг * м) / с.
б) Импульс мяча относительно футболиста: v = 0, поэтому p2 = m * v, p2 = 0.
в) Импульс мяча относительно другого футболиста: v2 = v + v1, поэтому p3 = m * (v + v1),
p3 = 4.5 * (4 + 5) = 40.5 (кг * м) / с.
Ответ: p1 = 18 (кг * м) / с., P2 = 0 (кг * м) / с., P3 = 40.5 (кг * м) / с.
Движется со скоростью 5 м / с. Определить скорость второго шара после взаимодействия, если скорость первого шара стала 10 м / с.
дано:
m1 = 10 кг
v01 = 20 м / с
m2 = 8 кг
v02 = 5 м / с
v1 = 10 м / с
v2 =?
Решение: Закон сохранения импульса:
m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v1 + m2 * v2, тогда при задачи:
m1 * v01 + m2 * v02 = m1 * v1 + m2 * v2
v2 = (m1 * v02 + m2 * v02 - m1 * v1) / m2
v2 = (10 * 20 + 8 * 5 - 10 * 10) / 8 = 17.5 м / с.
Ответ: v2 = 17.5 м / с.
2. Дано:
m1 = 100 г = 0,1 кг
m2 = 150 г = 0,15 кг
v02 = 0
v = 10 м / с
v01 -?
решение:
Закон сохранения импульса:
m1 * v01 + m2 * v02 = m1 * v1 + m2 * v2, тогда при задачи:
m1 * v01 = (m1 + m2) v
v01 = ((m1 + m2) * v) / m1
v01 = ((0.1 + 0.15) * 10) /0.1 = 25 м / с
Ответ: v01 = 25 м / с.
3. Пуля массой 10 кг движется со скоростью 20 м / с и догоняет вторую пулю.
4. Дано:
m1 = 200 кг
v01 = 2 м / с
m2 = 50 кг
v2 = 6 м / с
a = 60 °
v1 -?
решение:
К прыжку мальчика с лодки:
а) После прыжка мальчика с кормы лодки:
Закон сохранения импульса:
m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v1 + m2 * v2.
Проекция на ось
Ox: (m1 + m2) * v01 = m1 * v1 - m2 * v2.
v1 = ((m1 + m2) * v01 + m2 * v2) / m1
v1 = ((200 + 50) * 2 + 50 * 6) / 200 = 4 м / с
б) После прыжка мальчика из носа лодки: стр.
m1 * v01 + m2 * v02 = m1 * v1 + m2 * v2.
(M1 + m2) * v01 = m1 * v1 + m2 * v2.
v1 = ((m1 + m2) * v01 - m2 * v2) / m1
v1 = ((200 + 50) * 2 - 50 * 6) / 200 = 1 м / с
в) После прыжка мальчика из носа лодки под углом 60 ° к горизонту:
m1 * v01 + m2 * v02 = m1 * v1 + m2 * v2.
(M1 + m2) * v01 = m1 * v1 + m2 * v2 * cos (a)
v1 = ((m1 + m2) * v01 - m2 * v2 * cos (a)) / m1
v1 = ((200 + 50) * 2 - 50 * 0.5) / 200 = 1.75 м / с
ответ:
a) v1 = 4 м / с
б) v1 = 1 м / с
в) v1 = 1.75 м / с
5. Дано:
m1 = 70 кг
m2 = 130 кг
L = 4 м
s -?
решение:
Пусть за время t лодка уплывет от берега на расстояние s, тогда человек за это время пройдет расстояние L - s относительно воды.
Тогда скорость лодки v2 = s / t, а скорость человека v1 = (L - s) / L.
Закон сохранения импульса
m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v1 + m2 * v2.
При задачи: 0 = m1 * v1 - m2 * v2
m1 = (L - s) / L = m2 * (s / t)
m2 = (L - s) = m2 * s
m1 * L - m1 * s = m2 * s
s = (m1 * L) / (m1 + m2) = (70 * 4) / (70 + 130) = 1.4 м.
Ответ: s - 1,4 м.

Упражнение 37
1. Да, «сеґнерове колесо» можно считать реактивным двигателем. Вращение «сеґнерова колеса» основано на принципе реактивного движения. Жидкость, вытекающая из сосуда конической формы через соединенные с ней изогнутые трубки, обращает сосуд в сторону, противоположную изгибам этих трубок.
2. Дано:
N = 10000
t = 1 мин = 60 с
m1 = 10 г = 10 ^ 2 кг
v = 600 м / с
F -?
решение:
Сила отдачи оружия
F = n * m * v, где n - количество выстрелов в секунду, тогда, учитывая, что n = (N / t), имеем: F = N / t * m * v,
F = (10000 * 10 ^ -2 * 600) / 60 = 1000 H = 1кН.
Ответ: F = 1кН.
3. Дано:
v0 = 2.4 км / с = 2400 м / с
m1 = 1/4 M
v1 = 900 м / с
v -?
решение:
Закон сохранения импульса:
m1 * v01 + m2 * v02 = m1 * v1 + m2 * v2,
Проекция на ось Оy:
M * v0 = m1 * v + (M - m1) * v, где М - масса ракеты.
Скорость движения степени после отделения от ракеты - 900 м / с относительно ракеты, поэтому v = v0 - v1,
v = 2400 - 900 = 1500 м / с - скорость движения степени относительно Земли.
Тогда скорость ракеты:
v = (M * v0 - m1 * v) / (M - m1) = (M * v0 - (M * v) / 4) / (M - (M / 4)) = ((v0 - v / 4) / 3) = (4v0 - v / 4) / 3
v = 4 * (2400 - 1500/4) / 3 = 2700 м / с = 2.7 км / с
Ответ: v = 2.7 км / с.

Упражнение 38
1. Дано:
m = 40 кг
h1 = 400 м
v = 20 м / с
Е1 -?
Е2 -?
E3 -?
решение:
1) Груз сначала свободно падает и проходит путь
h2 = (v ^ 2 - v0 ^ 2) / 2g, где v0 = 0.
h2 = 20/2 * 10 = 20 м.
Поэтому полная механическая энергия груза на высоту 400 м - потенциальная энергия груза в момент сброса с самолета.
E1 = m * g * (h1 + h2)
E1 = 40 * 10 * (400 + 20) = 168кДж.
2) В момент приземления груз имел скорость 20 м / с. Поэтому полная механическая энергия груза в момент приземления - кинетическая энергия груза в данный момент.
E2 = (m * v ^ 2) / 2
E2 = (40 * 20 ^ 2) / 2 = 8 кДж.
3) Энергия, в которую превратилась часть механической энергии груза:
E3 = E1 - E2.
E3 = 168 - 8 = 160 кДж.
Ответ: E1 = 169 кДж, E2 = 8 кДж, E3 = 160 кДж.
2. Дано:
h = 4 м
v0 = 8 м / с
v -?
решение:
1 способ: Движение тела, брошенного горизонтально.
С формулы h = (g * t ^ 2) / 2 определим время падения.
Тогда скорость в момент падения:
t = sqrt ((2 * h) / g)
t = sqrt ((2 * 4) / 10) = 0.9 с.
Тогда скорость в момент падения:
v = sqrt (v0 ^ 2 + g ^ 2 * t ^ 2)
v = sqrt (8 ^ 2 + 10 ^ 2 * 0.9 ^ 2) = 12 м / с.
2 способ: Закон сохранения энергии.
(M * v0 ^ 2) / 2 + m * g * h = (m * v ^ 2) / 2
v = sqrt (v0 ^ 2 + 2 * g * h)
v = sqrt (8 ^ 2 + 2 * 10 * 4) = 12 м / с.
Ответ: v = 12 м / с.
3. Дано:
m1 = 20 г = 0,02 кг
m2 = 3 * m1 = 0,06 кг
h1 = 20 см = 0,2 м
v01 -?
v -?
h -?
решение:
1) Скорость движения шарика 1 до столкновения: По закону сохранения энергии:
Ek + Ep = Ek0 + Ep0 учитывая, что Ek0 = 0,
Ep = 0, имеем: m * g * h = (m * v01 ^ 2) / 2, v01 = sqrt (2 * g * h)
v0 = sqrt (2 * 0.2) = 2 м / с
2) Скорость движения шариков после столкновения:
По закону сохранения импульса:
m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v1 + m2 * v2.
v = (m1 * v01) / (m1 + m2)
v = (0.02 * 2) / (0.02 + 0.06) = 0.5 м / с.
3) Максимальная высота, на которую поднимутся шарики после столкновения:
По закону сохранения энергии: Ek + Ep = Ek0 + Ep0 учитывая, что Ek0 = 0, Ep = 0, имеем: m * g * h = (m * v01 ^ 2) / 2, v01 = sqrt (2 * g * h )
h = v ^ 2/2 * g, h = (0.5 ^ 2) / 2 * 10 = 0.0125 м.
Ответ: v01 = 2 м / с, v = 0.5 м / с, h = 1.25 см.
4. Дано:
m1 = 10 г = 0,01 кг
m2 = 30 г = 0,03 кг
x = 4 см = 0,04 м
k = 256 H / м
h -?
решение:
По закону сохранения энергии
Ek + Ep = Ekn + Epu, где Ек = 0, Эр = 0, имеем kx ^ 2/2 = (m1 * v1 ^ 2) / 2
v1 = sqrt ((k * x ^ 2) / m)
v1 = sqrt ((256 * 0.04 ^ 2) /0.01) = 6.4 м / с
скорость, которой шарик в момент попадания в брусок.
По закону сохранения импульса:
m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v1 + m2 * v2, имеем
m1 * v01 = (m1 + m2) * v1, отсюда v = (m1 * v1) / (m1 + m2).
v = (0.01 * 6.4) / (0.01 + 0.03) = 1.6 м / с.
Скорость, которую имеют брусок с шариком после попадания шарика.
По закону сохранения энергии:
Ek + Ep = Ekn + Epu, где Ек = 0, Эр = 0, имеем (m * v ^ 2) / 2 = m * g * h, тогда h = v ^ 2/2 * g.
h = 1.6 ^ 2/2 * 10 = 0.128 м.
Ответ: h = 12,8 см.

контрольные вопросы
1. Систему тел можно считать замкнутой, если внешние силы, действующие на систему, уравновешенные или гораздо меньше внутренних сил системы. Например, при взрыве фейерверка внешние силы, действующие на его "осколки" (сила притяжения и сила сопротивления), во много раз меньше сил, которым "осколки" отталкиваются, поэтому во время взрыва систему тел "осколки" можно считать замкнутой .
2. Импульс тела р - это векторная физическая величина, равная произведению массы тела на скорость V его движения: p = m * v. Единица импульса тела в СИ -килограм-метр в секунду: [р] - 1 (кг * м) / с.
3. Закон сохранения импульса: в замкнутой системе тел векторная сумма импульсов тел до взаимодействия равна векторной сумме импульсов тел после взаимодействия.
4. Закон сохранения импульса для системы двух тел:
m1 * v1 + m2 * v2 = m1 * v1 + m2 * v2.

контрольные вопросы
1. Реактивное движение - это движение, возникающее вследствие отделения с некоторой скоростью от тела его части.
2. Если надуть воздушный шарик и, не стягивая ее отверстие ниткой, отпустить, то шарик начнет двигаться, и двигаться до тех пор, пока из отверстия вырывается воздух.
3. Пусть в момент старта все топливо ракеты сгорает сразу. Поскольку до старта ракета находится в покое, то закон сохранения импульса после сгорания топлива выглядел бы так: 0 = mоб * Vоб + mгазуь * vгазу, где mоб * Vоб - импульс оболочки ракеты; mгазуь * vгазу - импульс газа. Спроектировав векторное уравнение на ось OY, имеем:
Vоб = mгазуь / mоб * vгазу. Если бы топливо ракеты сгорало мгновенно, а движения ракеты ничего не мешало, то скорость, набранная ракетой, была бы достаточной для того, чтобы вывести ракету на орбиту Земли.
4. одноступенчатый ракета не сможет оставить Землю. Это возможно только с помощью многоступенчатых ракет: в таких ракетах степени по опустевшими топливными резервуарами отбрасываются в полете (потом они сгорают в атмосфере из-за трения о воздух). При этом масса ракеты уменьшается, соответственно увеличивается скорость ее движения.
5. 12 апреля 1961 ракета-носитель «Восток» вывела на орбиту космический корабль «Восток», на борту которого был первый в мире космонавт Ю. А. Гагарин. Этой полет был осуществлен по инициативе и под руководством выдающегося конструктора С. П. Королева.

(Другие задания смотри здесь ...)