физика сборник задач 8 ненашев

СодержаниеПредисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1 . Относительностьдвижения .Траектория .Путь . . . . . . . . . . . . 32 . Скорость движения .Относительность скорости .

Единицыскорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 . Средняя скорость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 . Графикидвижения тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 . Периодичастота вращения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 . Амплитуда,периодичастотаколебаний . . . . . . . . . . . . . . . . 267 . Звук, его распространениеи восприятиечеловеком .

Ультра-иинфразвук . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 . Взаимодействие тел .Инерция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 . Массакакмераинертности тел .Сила .Сложение сил . . . . . . 3510 . Сила тяжести .Вес тела .Невесомость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4011 . Силаупругости .ЗаконГука .Динамометры . . . . . . . . . . . . . . 4412 . Трение .Сила трения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4713 . Момент силы .Условиеравновесиярычага . . . . . . . . . . . . . . . 5214 . Блоки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5715 . Давлениеи силадавления .Единицыдавления . . . . . . . . . . . 6316 . Давление газовижидкостей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6717 . ЗаконПаскаля .Сообщающиеся сосуды . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7118 . Атмосферное давление .Барометры .

Зависимостьдавленияатмосферыот высоты . . . . . . . . . . . . . 7819 . Манометры .Гидравлическиемашины .Насосы . . . . . . . . . . . 8320 . Выталкивающая сила .ЗаконАрхимеда . . . . . . . . . . . . . . . . . 8721 . Плавание тел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9222 . Механическаяработа .Единицыработы . . . . . . . . . . . . . . . . . 9823 . Мощность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10124 . Энергия .Закон сохраненияипревращения энергии . . . . . . 10425 . Простыемеханизмы .«Золотоеправило»механики .

КПДпростыхмеханизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11026 . Тепловое состояние тел .Температураи ееизмерение . . . . . 11627 . Внутренняя энергия .Изменение внутренней энергии . . . . . 11928 . Количествотеплоты,идущеенанагреваниетелаиливыде-

ляющеесяприегоохлаждении .Удельнаятеплоемкость . . . 12529 . Тепловойбаланс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13030 . Теплота сгорания топлива .КПДнагревателя . . . . . . . . . . . . 13331 . Тепловыедвигатели .КПДтепловыхдвигателей . . . . . . . . . 13632 . Плавлениеикристаллизация .

Удельная теплотаплавления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14033 . Испарениеиконденсация .Удельнаятеплотаиспарения . . . 149

Ответы, указания, решения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

2

ПредиСловие

Предлагаемый сборник содержит задачи для 8 класса об-щеобразовательных учебных заведенийУкраины, полностьюсоответствует действующей программе по физике (12-летняяшкола),способствуетформированиюученическихнавыковре-шенияфизических задач .

Задачи сгруппированы в тематические разделы, удобныедляиспользованияврамкахкалендарногопланированияприпреподаваниифизики .Задачикаждогопараграфадифферен-цированы по 1–3 уровням сложности (что в целом соответ-ствует среднему, достаточномуи высокомууровнямучебныхдостиженийучащихся) .

Общееколичествозадачдостаточнобольшоеизначительнопревышаетнеобходимое .Этопозволяетиспользоватьсборникдля решения типовых задач на уроках, подобрать домашниезадания, организовать текущее и тематическое оцениваниеиливоспользоватьсяпособиемдля самообразования .

Практически в каждом разделе, помимо разноуровневыхзадач, представлены задачи для любознательных (они непредназначены для контроля уровня учебных достижений) .Эти задачи будутполезныдля учащихся,которые стремятсяпопробовать свои возможности для решения эвристическихи олимпиадных задач, а учителюпомогут подготовить своихвоспитанниковкучастиюкаквшкольныхфизическихолим-пиадах, таки в соревнованиях более высокого уровня .

Сборник содержит элементы, способствующиепродуктив-нойработе учителяи ученика:

выделеныкачественные задачи• (онине требуютпи-сьменногорешенияипомогут,например,организовыватьмо-тивационныйфронтальныйопрос вначалеурока);

отмечены группы однотипных задач (первую задачу из•этой группы — она выделена серым фоном — можно решитьвклассеколлективно,остальные—онивзятыврамку—учащие-сяпоаналогиимогутрешатьсамостоятельнонаурокеилидома);

приведеныпримерырешения задач .•АвторпризнателенучителюфизикиХарьковскогофизико-

математического лицея№ 27 И .М . Гельфгату за замечанияипредложения .

3

1. отноСительноСть движения.траектория. Путь

1-й уровень сложности

1.1. Ученик во время урока сидит за партой . Назовитетела,относительнокоторыхученикнаходитсявпо-кое, а относительнокоторых—двигается .

1.2. ПоездследуетизВинницывоЛьвов .Назовитетела,относительно которыхмашинист поезда двигается,а относительнокоторых—находится впокое .

1.3. Ученикидетпошкольномукоридорувместесодно-классниками .Назовитетела,относительнокоторыхученикдвигается,аотносительнокоторых—нахо-дится впокое .

1.4. Чтобы добраться до места работы, учитель долженехатьнаавтобусе .Относительнокакихтелучитель,перемещаясь на автобусе, двигается, относительнокаких—находится впокое?

1.5. Приведитепримерыпрямолинейныхдвижений . 1.6. Приведитепримерыкриволинейныхдвижений . 1.7. По прямому участку дороги едетмотоциклист .Ка-

киедеталимотоцикладвигаютсяотносительноЗем-ли по прямолинейным траекториям, а какие— покриволинейным?

1.8. Когда девочка идет из дома в школу, то проходит250м,акогдавмузыкальныйтеатрвтомженаправ-лении—670м .Какойпутьпреодолеваетдевочкадомузыкального театра, если идет к нему изшколы?

1.9. Расстояниеотдома,гдеживетмальчик,дошколы,гдеучится,равно420м .Послеуроков,направляясьмимосвоегодоманазанятиякружкатехническоготворче-ства,мальчикпроходит770м .Какойпутьпреодоле-ваетмальчик,когдавозвращаетсяизкружкадомой?


1.10. Вы находитесь в вагоне поезда, окна которого за-крытышторами .Грохотаколеснеслышно,ивагоннераскачивается .Можнолиутверждать,чтопоездне двигается?Объяснитепочему .

4

1.11. Всемизвестно,чтоЗемлявращается .Объясните,по-чему в повседневнойжизни мы этого не замечаем .

1.12. Мальчик,плывущийнаплотупореке,бросаетвводудеревянную дощечку . Опередит ли дощечка плотили все произойдет наоборот? Объясните почему .

1.13. Паруснаяяхтазаходитвпорт .Капитанотдаетпри-казспуститьпаруса .Опишитетраекторию,покото-рой будет двигаться вершина треугольного паруса,с точкизрениякапитанаи с точкизрениявстреча-ющихнапирсе .

1.14. По прямому участку дороги едетмотоциклист .Ка-кова траектория движения точки обода колеса мо-тоцикла относительномотоциклиста?

1.15. Пассажирзашелвавтобусчереззаднююдверь,анаследующейостановкевышелчерезпереднюю .Одина-ковыйлипутьотносительнодорогипреодолелимеждуостановкамиавтобусипассажир?Объяснитепочему .

1.16. Мальчик выпустил из рук мяч на высоте 1,5 м,а когдамяч отскочил отпола,поймал егона высо-те 1 м . Какой путь прошел мяч?На каком рассто-янии от точки начала движения находится точка,вкотороймяч былпойман?

1.17. Во время игры в баскетбол спортсмен бросил мячвертикальновверхсвысоты0,5м,апоймалнавы-соте 1,5 м . Какой путь прошел мяч, если в полетеонподнималсянамаксимальнуювысоту3м?Нака-комрасстоянииотисходнойточкимячбылпойман?

1.18. В романеЖюля Верна дети капитана Гранта в поис-кахотцапрошлиипроплылипо37-йпараллелиболее10000км,всевремядвигаясь(илистараясьдвигаться)попрямой .Действительнолитраекториейихдвиженияотносительно центра земного шара является прямая?


1.19. Кранподнимаетбочкусбетономиодновременнопе-редвигается вдоль строительной площадки . Начер-титеприблизительнуютраекториюдвижениябочкиотносительно: а) крановщика; б) строителей, рабо-тающихнаплощадке .

5

1.20. Строительныйкранподнимаетбочкусбетономиод-новременновращается .Начертитеприблизительнуютраекторию движения бочки относительно: а) кра-новщика;б) строителей,работающихнаплощадке .

1.21. Вдоль поручня вращающейся карусели двигаетсямальчик . Начертите приблизительную траекториюдвижениямальчикаотносительноЗемли, еслирас-стояниеоткраядоцентракаруселионпреодолелзатри оборота .

1.22. Поперекпалубыидущегопореке суднаустановлентеннисный стол . Два пассажира играют в теннис .Начертите при наблюдении сверху приблизитель-ную траекторию движения теннисного мяча отно-сительно берегов, если судноидетпопрямой .

1.23. Впервыхавтомобиляхзадниеколесабылижесткосо-единенымеждусобой .Почемуэтовызывалобыстрыйизнос покрышекпри езде по извилистымдорогам?

Задачи для любознательных

1.24. Мальчикзашелвзалтеатракукол,остановилсявоз-лепервогоместапервогоряда,накоторомсидитегодруг,иразвернулсвойбилет .Тамуказано:«10ряд,10место» .Какойпутьнужнопройтимальчику,чтобыпопастьнасвоеместо?Накакомрасстоянииоткрес-ласвоегодругабудетсидетьмальчиквовремяспек-такля?*Ширинаряда1м,ширинакресел—75см .

1.25. Полярная станции расположена в 200 км от Юж-ного полюса . Со станции отправилась экспедиция,которойнужнодобратьсядополюса,повернутьна-право под углом 90° и пройти еще 200 км . На ка-комрасстоянииотстанциибудетнаходитьсяэкспе-диция,когдапройдет весьмаршрут?

1.26. Плотпроплывалподмостом,когдаегообогналамо-торная лодка . Пройдя 10 км, лодка, не меняя ре-жима работы двигателя, повернула назад к плоту .Приэтомрасстояниемеждунеюиплотомсоставля-ло9км .Накакомрасстоянииотмосталодкасновавстретится сплотом?

* Ответна этот вопросможнополучить, зная теоремуПифагора .

6

2. СкороСть движения. отноСительноСтьСкороСти. единицы СкороСти*

Примеры решения задач

Задача 1.Автомобиль едет со скоростью108км/ч .Выразитеэту скорость вметрах в секунду .

Дано:v =108 км/ч

РешениеДля того чтобы выразить скорость в ме-трахвсекунду,нужноперевестикиломе-трывметры, а часыв секунды .

v (м/с)—?

Итак,108км =108000 м,а1ч = 3600 с .Разделив108000на3600,мыполучимискомуюскорость вметрах в секунду .

Определимчисловое значениеискомойвеличины:

v{ } = = =108000

3600

108

3 630

, .

Такимобразом, v = 30м

с .

Ответ: v = =108 30км

ч

м

с .

Задача 2. Автомобиль ехал 40 мин со скоростью 144 км/ч .Какоерасстояние онпроехал?

Дано:v =144 км/ч

t = =402

3мин ч

РешениеВоспользуемсяформулой скорости

vl

t= .

l—?Путь,которыйпреодолел автомобиль,найдемпоформуле

l vt= .Проверим единицы:

l[ ] = ⋅ =м

сс м .


l{ } = ⋅ =144 962

3 .

Такимобразом, l = 96 км .Ответ: l = 96 км .* Во всех задачах данного параграфа движение тел считайте равно-мерным .

7

Задача 3. По шоссе со скоростью 72 км/ч едет автобус . Егодогоняет легковой автомобиль, скорость которого составля-ет 90 км/ч . Навстречу автобусу едет трейлер со скоростью48км/ч .Скакойскоростьюавтобусприближаетсяктрейлеруилегковомуавтомобилю?

Дано:v1 72= км/чv2 90= км/чv3 48= км/ч

РешениеАвтомобильиавтобусдвигаютсяводномна-правлении,поэтому скоростьих сближения

v v v12 2 1= − .Трейлер едет навстречу автобусу, поэтомускорость сближенияавтобусаи трейлера

v12 —?v13 —?

v v v13 1 3= + .Проверим единицы:

v12[ ] = − =км

ч

км

ч

км

ч, v13[ ] = + =км

ч

км

ч

км

ч .


v12 90 72 18{ } = − = , v13 72 48 120{ } = + = .

Такимобразом, v12 18= км

ч, v13 20=1 км

ч .

Ответ: v12 18= км

ч, v13 20=1 км

ч .


2.1. Выразите в километрах в час следующие значенияскорости: 0,5 м/с, 3 м/с, 10 м/с, 15 м/с, 20 м/с,100м/с, 1000м/с .

2.2. Выразите в метрах в секунду следующие значенияскорости: 3,6 км/ч, 18 км/ч, 36 км/ч, 54 км/ч,72км/ч, 90км/ч, 108км/ч, 180км/ч .

2.3. Путьоткарьерадокомбинатагрузовикпроходитза30мин,анаобратныйпутьтратит15мин .Восколь-коразпустойгрузовикедетбыстрее,чемгруженый?

2.4. Спортсменпробежалпостадионудвакруга:первыйкруг— за 3 мин, а второй— за 2 мин . Во сколь-коразувеличилсвоюскоростьспортсменнавторомкруге?

8

2.5. Самолет пролетел 1200 км за 2 ч . С какой скоро-стьюлетел самолет?

2.6. Теннисныймячвовремясоревнованийпролетает15мза полсекунды . С какой скоростью двигается мяч?

2.7. Поезд идет со скоростью 180 км/ч . Какой путь онпреодолевает за 2 ч?

2.8. Сверхзвуковойсамолетлетитсоскоростью400м/с .Какоерасстояние онпролетит за 5 с?

2.9. Велосипедистдвигаетсясоскоростью36км/ч .Сколь-ковременипотребуетсяему,чтобыпроехать27км?

2.10. От станции «Физика» до станции «Математика»поездидет со скоростью90км/ч .Скольковременидлится путешествие, если расстояние между стан-циями составляет60км?


2.11. Какая скорость больше—10м/сили10км/ч?

2.12. Какая скоростьменьше—72км/чили24м/с?

2.13. Спринтер бежит со скоростью 480 м/мин, а маль-чикнавелосипедеедетсоскоростью27км/ч .Ктоизэтих спортсменов двигается с большей скоростью?

2.14. Скоростьсверхзвуковогосамолетаравна1500км/ч .Догонит ли его пуля, двигающаяся со скоростью500м/с?

2.15. Пассажирпробежалвдольдвухвагоновпассажирско-гопоездаза20с .Скольковременипотребуетсяпас-сажиру, чтобы пробежать еще вдоль семи вагонов?

2.16. Мальчик, сидящий в вагоне поезда, который едетс постоянной скоростью, заметил, что за 8 с мимоокна«проходит»5опорэлектросети .Сколькоопорсможетнасчитатьмальчик,еслибудетвестинаблю-дение в течение46 с?

2.17. Самолет пролетел 750 км за 1 ч 15 мин . С какойскоростьюлетел самолет?

2.18. Спортсменпробежалдистанцию4кмза8мин20с .Скакой скоростьюбежал спортсмен?

9

2.19. Автобус проехал 1,5 км за 1 мин .Какой путь про-ходит автобус за 1,5 ч?

2.20. Поездидетсоскоростью180км/ч .Какойпутьпро-ходитпоезд за 1мин?

2.21. Скорость сверхзвукового самолета равна 400 м/с .Закакое время самолетпролетит100км?

2.22. Вовремяматчатеннисныймячлетитсо скоростью99км/ч .Закакое времямячпролетит13,75м?

2.23. Автобус, двигаясь со скоростью90км/ч,доехализпригородавгородза20мин .Скакойскоростьюдол-жен ехать на велосипедежитель пригорода, чтобыдобратьсядо города за 1 ч 30мин?

2.24. Строительныйподъемник за 2минподнимает грузна31-йэтажстроящегосядома .Скакойскоростьюдолжендвигатьсяподъемник,еслирасстояниемеж-ду этажамиравно3м?

2.25. Во время забега на ипподроме конь с жокеем за1минпреодолеваютучастокдистанции,вдолькото-ройрасположенынаодинаковомрасстоянии26стол-биков .Скакойскоростьюбежитконь,еслирасстоя-ниемеждудвумясоседнимистолбикамиравно30м?

2.26. Поездмедленноидетвдольперрона .Какнужнодви-гаться пассажиру в поезде, чтобы остаться непо-движнымотносительноперрона?

2.27. Поезд медленно идет вдоль перрона . Для чего пас-сажир,старающийсявскочитьнаподножкувагона,передпрыжкомдвижетсярядом сним?

2.28. По дороге навстречу друг другу едут велосипедисти автомобиль со скоростями15 км/чи 65 км/ч со-ответственно . С какой скоростью они сближаются?

2.29. По дороге в одном направлении едут велосипедисти автомобиль со скоростями15 км/чи 65 км/ч со-ответственно . Автомобиль догоняет велосипедиста .Скакой скоростьюони сближаются?

10


2.30. С какой скоростью едет локомотив, если расстоя-ние между 125- и 127-километровыми столбикамион проходит за 1,5мин?Ответ дайте в километрахв часиметрах в секунду .

2.31. Скакойскоростьюедетавтомобиль,еслирасстояниемежду 72- и 78-километровым столбиками он про-ходит за 2,5 мин? Ответ дайте в километрах в часиметрах в секунду .

2.32. С какой скоростью идет человек, если он дела-ет три шага за 2 с? Длина шага равна 80 см . От-вет дайте в метрах в секунду и километрах в час .

2.33. Человек делает 5 шагов за 3 с . Длина шага равна75см .Скольковременипотребуетсячеловеку,что-быпройти6км750м?

2.34. Человек идет со скоростью 5,4 км/ч . Сколько ша-гов в секунду он делает? Длинашага равна 60 см .

2.35. Двавстречныхпоездапроходятдругмимодругасоскоростями48км/чи60км/чсоответственно .Пас-сажирпервогопоездазаметил,чтовторойпоездпро-шел мимо его окна за 10 с . Какова длина второгопоезда?


2.36. Плотпроплывалподмостом,когдаегообогналамо-торная лодка,шедшая вниз по течению .Через 1 члодка,неменяярежимаработыдвигателя,поверну-ланазади за3 ч дошладомоста .Черезкакое вре-мя после разворота лодка проходила мимо плота?

2.37. Мальчик прошел2

5длины моста, когда услышал

сигнал догоняющего его автомобиля . Если маль-чик побежит назад, то встретится с автомобилемвозле одного края моста, если побежит вперед —то возле второго . Во сколько раз скорость автомо-биля больше скорости, с которой бежит мальчик?

2.38. Капитанкатерастараетсяустановитьрекордпоско-ростномупрохождениюопределеннойдистанции—

11

отместастартадоразворотаиобратнокстарту .Гдесделать это удобнее: на реке или озере? Объяснитепочему .

3. Средняя СкороСть


Задача 1.Автомобильпроехалпоавтостраде50кмипогрун-товойдороге40кмсоскоростями100км/чи20км/чсоответ-ственно .Определитесреднююскоростьдвиженияавтомобиляна всемпути .Дано:l1 50= км

v1 100= км/ч

l2 40= км

v2 20= км/ч

РешениеВоспользуемся определением средней ско-рости

vl

tср = ,

гдеl—весьпуть,которыйпрошлотело,t—время, закотороепройден весьпуть .v

ср—?

Весьпуть l l l= +1 2 , а время t t t= + =1 2

l

v

l

v1

1

2

2

+ .

Окончательнодля средней скоростиполучим:

vl l

l

v

l

v

ср = +

+

1 2

1

1

2

2

.

Проверим единицы:

vср

км км км км

чкм

км

ч

км

км

ч

км

км

ч

= = =+

+ .


v{ } = =+

+

50 40

50

100

40

20

90

2 536

,= .

Такимобразом, vср

км

ч= 36 .

Ответ: vср

км

ч= 36 .

12

Задача 2.ДваавтомобиляодновременновыехалиизгородаАвгородВ .Первыйавтомобильпервуюполовинувремениехалсо скоростью v1 , а вторую— с меньшей скоростью v2 . Вто-рой автомобильпервуюполовинупути ехал со скоростью v1 ,авторую—соскоростью v2 .КакойизавтомобилейдоехалдогородаВ раньше?

Дано:v1v2

t t1 2=l l1 2=

РешениеСравним средние скорости автомо-билей . Воспользуемся определениемсредней скорости

vl

tср = .v vср1 ср2− —?

Дляпервого автомобиляполучим:

vl l

t t

vt

vt

t t

v vср1 = = =+

+

⋅ + ⋅

+

+1 21 2

1 2

2 2

2 2

2 22

.

Длявторого автомобиляполучим:

v

l l

t t

l l

l

v

l

v

v v

v vср 2 = = =

+

+

+

+

⋅+

2 2 2 2

2 2

2

1 2

1 2

1 2

1 2

.

Докажем, что средняя скоростьпервого автомобиля боль-ше средней скоростивторого автомобиля:

v vv v v v

v vср 1 ср 2− = − =+ ⋅

+1 2 1 2

1 22

2 v v v v

v v1

2

1 2 2

2

1 2

2

2

+ ⋅ ++( )

−

− ( )⋅+

4

21 2

1 2

v v

v v=

− ++( )

v v v

v v1

2

12 2

2

1 2

2

2=

−

+( )

( )>

v v

v v1 2

2

1 220 .

Значит, v vср 1 ср 2> .

Таким образом, первый автомобиль доедет до города Враньше, чемвторой .

Ответ: v vср 1 ср 2> .

13


3.1. Спортсменбежитпостадиону .Первыйкругонпро-бежал со скоростью 12 км/ч, а второй— со скоро-стью 10 км/ч . Какой круг и во сколько раз спорт-сменпробегает дольше?

3.2. Велосипедист проехал по велотреку четыре круга .Первые два круга велосипедист проехал со скоро-стью48км/ч,аостальные—соскоростью40км/ч .Восколькоразотличаетсявремяпрохожденияпер-войи второйполовиныдистанции?

3.3. Мотоциклистпервуюполовинувремениехалсоско-ростью100км/ч,авторую—соскоростью80км/ч .Во сколько раз отличаются пути, которые проехалмотоциклистзапервуюивторуюполовинывремени?

3.4. Мальчик прошел некоторое время со скоростью4км/ч,ведявелосипедвруках,азатемстолькожевремени ехал на велосипеде со скоростью 16 км/ч .Во сколько раз отличаются пути, которые прошелипроехалмальчик?


3.5. Каждые 15 мин тело проходит 150 м . Можно лиутверждать, что тело обязательно движется равно-мерно?

3.6. Опишите неравномерное движение, при которомкаждые4мин телопроходит400м .

3.7. Автомобиль проехал 50 км за 0,5 ч, а затем еще150 км за 2 ч . Определите среднюю скорость авто-мобиляна всемпути .

3.8. Юношапрошел3кмза40мин,азатемпроехалнаавтобусе17кмза20мин .Определитесреднююско-ростьюношина всемпути .

3.9. На гонках велосипедист проехал сначала 15 км соскоростью45км/ч,азатемеще28кмсоскоростью42км/ч .Определитесреднююскоростьвелосипеди-стана всейдистанции .

14

3.10. Автомобиль проехал 45 км со скоростью 90 км/ч,а затем еще 75 км со скоростью 100 км/ч . Опре-делитесреднююскоростьавтомобилянавсемпути .

3.11. Спортсменбежитпостадиону .Первыйкругонпро-бежал со скоростью 11 км/ч, а второй— со скоро-стью 9 км/ч . Определите среднюю скорость бегунанапротяжениидвухкругов .

3.12. Велосипедист проехал по велотреку четыре круга .Первыедвакругаонпроехалсоскоростью48км/ч,а остальные — со скоростью 42 км/ч . Определитесреднююскорость спортсменана всемпути .

3.13. Мотоциклистпервуюполовинувремениехалсоско-ростью100км/ч,авторую—соскоростью80км/ч .Определитесреднююскоростьмотоциклистанавсемпути .

3.14. Мальчик прошел некоторое время со скоростью4км/ч,ведявелосипедвруках,азатемстолькожевремени ехал на велосипеде со скоростью 16 км/ч .Определите среднюю скорость движения мальчикана всемпути .

3.15. Автобуспроехалпервуюполовинувременисоскоро-стью60км/ч .Скакойскоростьюавтобусехалвто-рую половину времени, если его средняя скоростьна всемпути составляла50км/ч?

3.16. Автобус проехал первую половину пути со скоро-стью60км/ч .Скакойскоростьюавтобусехалвто-рую половину пути, если его средняя скорость навсемпути составляла48км/ч?

3.17. Расстояние между двумя станциями, где курсиру-ет электричка, равно 56 км . В одну сторону элек-тричка едет 1 ч 20 мин, а на обратный путь тра-тит1ч10мин;наконечнойстанциистоит10мин .Определите среднюю скорость электрички на всемпути .Какойбылабысредняяскоростьэлектрички,еслибывременем,затраченнымнаостановки,мож-но было быпренебречь?

3.18. Мальчикпробежал600мдомагазиназа4мин .Со-вершивпокупку,онспокойновозвратилсядомойза

15

8мин .Скольковременипровелмальчиквмагазине,если его средняя скорость составляла3,6км/ч?


3.19. На перевал туристическая группа поднималась соскоростью 2 км/ч, а спускалась с другой стороныгорысоскоростью4км/ч .Какойбыласредняяско-ростьгруппынавсемпути,еслинаподъембылоза-

трачено3

4 всего времени?

3.20. КатерпрошелпорекеотпристаниАдопристаниВпотечению20км,а затем,неостанавливаясь,вер-нулся обратно . На весь путь было затрачено 2 ч .Скакойскоростьюкатершелпротивтечения,еслиего скорости вниз по течениюи вверхпротив тече-ния отличались в 2 раза?

3.21. На соревнованиях по военно-прикладным видамспортаспортсмендолженпробежатькросси,нете-ряя времени, переплыть озеро . С какой скоростьюдолжен бежать спортсмен, чтобы побить рекорд,равный 20мин?Длина кроссовой дистанции 4 км,ширина озера — 500 м . Спортсмен бежит в 5 разбыстрее, чемплывет .

3.22. ЧтобыпопастьизЛьвовавотдаленныйуголокКар-

пат,группатуристовпроехала3

4путинаавтомоби-

ле по шоссе, а оставшийся путь— на лошадях погорнымтропам .Определитесреднююскоростьгруп-пы, если скорость автомобиля равна 90 км/ч, ско-ростьлошадей—6км/ч .

3.23. Изгородавпригородотправилсяавтобус,но,проехав15 км, сломался . Остальной путь пассажирам при-шлосьидтипешком .Какоерасстояниепрошлипас-сажиры,еслискоростьавтобусаравна60км/ч,ско-ростьходьбы—5км/ч,средняяскорость—16км/ч?

3.24. Турист проехал половину пути на автобусе со ско-ростью75км/ч, а остальнойпутьпрошелпешком .Какой была скоростьходьбытуриста, если он ехал1

16 всего времени?

16

3.25. Не ожидая школьного автобуса, школьник пошелиз школы домой пешком . На полпути его догналавтобус и довез до дома . С какой скоростью ехал

автобус, если школьник шел9

10всего времени со

скоростью4км/ч?


3.26. Мальчикехалнавелосипедесоскоростью24км/ч,азатемшелсоскоростью4км/ч .Какуючастьвсегопутии какуючасть всего времени движениямаль-чик ехал, если за 2 ч онпреодолел16км?

3.27. Туристическаягруппашлапоравнинесоскоростью3 км/ч, поднималась вверх по холму со скоростью2км/ч,спускаласьвнизпотойжетропинкесоско-ростью6км/чисновашлапоравнинексвоемула-герюсоскоростью3км/ч .Какойбыласредняяско-рость группына всемпути?

3.28. Из военного городка на полигон, расположенныйв 12 км, нужно доставить группу военнослужа-щих . Автобус за рейс может взять только пол-группы, горючего в баке хватает на 12 км . За ка-кое минимальное время можно доставить на по-лигон всю группу, если автобус едет со скоростью30км/ч, а военнослужащиемаршируют со скоро-стью 6 км/ч?

4. Графики движения тела

Пример решения задачи

Задача. Автобус ехал 1 ч 30 мин с постоянной скоростью50 км/ч, 30 мин стоял, а затем ехал еще 1 ч с постояннойскоростью 75 км/ч . Постройте графики зависимости скорос-ти и пройденного пути от времени . С помощью графика за-висимости скорости найдите путь, пройденный автобусом запервые1,5ч .Определитесреднююскоростьавтобусанавсемпути .

17

Дано:v1 50= км/ч

1 1 ч 30 мин 1,5 чt = =v2 0=2 30 мин 0,5 чt = =

v3 75= км/чt3 1= ч

РешениеДвижениеавтобусасостоитиздвиже-нийнаотрезкахпути,накоторыхондвигался равномерно . Для каждоготакого движения график зависимо-стискоростиотвремени—отрезок,параллельный оси t (см рисунок) .

1

25

0

50

75

100

2 3 t, ч

v, км/чПостроить графикиv t( ) и l t( ), l (1,5ч)—?vср—?

График зависимости пути от времени при равномерномдвижении — отрезок прямой, поэтому график зависимостипути от времени для автобуса является ломаной, состоящейиз прямых отрезков . Каждый отрезок можно построить подвумточкам .Например,первыйотрезокпроходитчерезточ-ки с координатами (0; 0) и (50; 1) соответственно . В моментвремени 1,5 ч первый отрезок заканчивается и начинаетсявторой, а дальше—третий (рис . 1) .

Чтобынайтипуть,которыйпрошлотело,спомощьюграфи-казависимостискоростиотвремениопределимплощадьзакра-шеннойфигуры,размещеннойподграфикомскорости(рис .2) .

11

5050

00

100100

150150

200200

22 33 t, чt, ч

v, км/чl, км

Рис. 2Рис. 1

Площадь прямоугольника — произведение его «высоты»(50км/ч)и«шириныоснования»(1,5ч) .Окончательнополучим:

( )1,5 ч 50 км/ч 1,5 ч 75 кмl = ⋅ = .

18

Аналогичноможнонайтипуть, пройденный автобусом залюбойпромежутоквремени .

Чтобы найти среднюю скорость, воспользуемся графикомпути .Весьпутьравен150км,авсевремя—3ч .Значит,длясредней скоростимыполучим:

vср

км

ч

км

ч= =150

350 .

Ответ: l ( )1,5ч( )( )1,5 год 75 кмl = , vср

км

ч=50 .


4.1. Автобус едет спостоянной скоростью45км/чв те-чение 4 ч . Постройте графики зависимости скоро-стиипути от времени .

4.2. Со скоростью 90 км/ч легковой автомобиль едетв течение 1,5 ч . Постройте графики зависимостискоростиипути от времени .

4.3. На рисунке изображен график зависимости пути,пройденного поездом, от времени . С какой скоро-стью едетпоезд?

4.4. На рисунке изображен график зависимости пути,пройденногоавтомобилем,отвремени .Скакойско-ростью едет автомобиль?

20

180

t, ч

l, км

1,50

90

t, ч

l, км

К задаче 4.3 К задаче 4.4

4.5. На рисунке изображен график зависимости скоро-сти, с которой ехал велосипедист, от времени . Ка-койпутьпроедет велосипедист за 45мин?

4.6. На рисунке изображен график зависимости скоро-сти, с которой идет судно, от времени .Какой путьпройдет судно за 15ч?

19

4.7. На рисунке приведены графики зависимости путиотвременидлядвухавтомобилей .Скоростькакогоиз автомобилей больше? во сколькораз?


4.8. На рисунке изображен график зависимости пути,пройденного поездом, от времени . Постройте гра-фик зависимости скорости от времени .

4.9. На рисунке изображен график зависимости пути,пройденного автомобилем, от времени . Постройтеграфик зависимости скорости от времени .

4.10. На рисунке изображен график зависимости пути,пройденного автомобилем, от времени . Постройтеграфик зависимости скорости от времени .

30 45150

30

10

20

t,мин

v, км/ч


10 1550

36

12

24

t, ч

v, км/ч

O t

l

К задаче 4.7

1

2

К задаче 4.8

40

480

t, ч

l, км

К задаче 4.9

30

240

t, ч

l, км

К задаче 4.10

2 3 4 510

200

100

t, ч

l, км

20

4.11. На рисунке изображен график зависимости скоро-сти, с которой ехал велосипедист, от времени . По-стройте график зависимости пути, пройденного ве-лосипедистом, от времени .

4.12. На рисунке изображен график зависимости скоро-сти, с которой идет судно, от времени . Постройтеграфик зависимости пути, пройденного судном, отвремени .


20 30100

24

8

16

t,мин

v, км/ч


4 620

60

20

40

t, ч

v, км/ч

4.13. На рисунке изображен график зависимости скоро-стиотвременидлянекотороготела .Постройтегра-фик зависимостипути от времени .

210

30

60

43 5 t, ч

v, км/ч

4.14. Автобусехал1чсоскоростью90км/ч,полчасасто-ялиеще2чехалсоскоростью60км/ч .Постройтеграфики зависимости пути и скорости автобуса отвремени .Определите среднююскорость автобуса .

4.15. Автомобильпроехал120кмсоскоростью60км/ч,азатемеще1ч—соскоростью90км/ч .Построй-те графики зависимости пути и скорости автобу-саотвремени .Определитесреднююскоростьавто-буса .

21


4.16. Нарисункеприведеныграфикизависимостиотвре-менипути lирасстояниятелаотисходнойточкихдля двух движений . В каком из случаева, б допу-щена ошибка?Обоснуйте свой ответ .

а б

O Ot t

l x

4.17. От автостанции в одном направлении одновремен-но выехали маршрутное такси и автобус со скоро-стями 90 км/чи 60 км/ч соответственно .Построй-теграфикизависимостипутиотвременидлятаксииавтобуса .Пользуясьграфиками,найдитерасстоя-ниемежду такси и автобусом через 1 ч 40мин по-сленачаладвижения .

4.18. От пристани вниз по течению реки одновремен-но вышли моторная лодка и катер . Скорость лод-киотносительнобереговравна12км/ч,акатера—24 км/ч . Постройте графики зависимости пути отвременидлялодкиикатера .Пользуясьграфиками,найдите расстояниемежду лодкой и катером через45минпосленачаладвижения .

4.19. Нарисунке(см .с .22)изображеныграфикизависи-мостиотвременирасстоянияxдогородаАдлядвухавтобусов .Какимбылоначальноерасстояниеотго-родаА длякаждогоавтобуса?Какойавтобусначалдвижениепозже?насколькопозже?Автобусыдвига-лисьводномнаправлениииливразных?Какойизав-тобусовдвигалсясбольшейскоростью?Скакойско-ростьюдвигалсякаждыйавтобус?Накакомрассто-янииотгородаАодинизавтобусовдогонитвторой?

4.20. Нарисунке(см .с .22)изображеныграфикизависи-мостиотвременирасстоянияxдостанцииАдлядвух

22

поездов .Какимбылоначальноерасстояниеотстан-цииАдлякаждогопоезда?Какойпоездначалдви-гатьсяраньше?насколькораньше?Поездадвигалисьводномнаправлениииливразных?Какойизпоез-дов двигался с большей скоростью?Скакой скоро-стьюдвигалсякаждыйпоезд?Накакомрасстоянииотисходногопунктавторогопоездаонивстретятся?


1

1

2

0

90

180

2 3 t, ч 20

120

240

4 6 t, ч

x,км

x,км

12

4.21. Автобусотправилсяотавтостанциипомаршрутусоскоростью75км/ч .Через40минвтомженаправле-ниисоскоростью100км/чвыехалмеждугородныйэкспресс .Постройте на одном рисунке графики за-висимостипутиотвременидляавтобусаиэкспрес-са .Черезкакоевремяпосленачаладвиженияавто-бусаэкспрессбудетв25кмпозадиавтобуса?Черезкакое времяпосленачаладвижения экспрессдого-нит автобус?

4.22. От станции синтерваломв45минотправились то-варныйипассажирскийпоезда .Скоростьтоварногопоездаравна60км/ч,апассажирского—в1,5разабольше .Постройтенаодномрисункеграфикизави-симости пути от времени для этих поездов . На ка-ком расстоянии от товарного поезда будет нахо-дитьсяпассажирскийчерез1чпосленачаласвоегодвижения?Накакомрасстоянииотстанцииотправ-лениярасположенжелезнодорожныйузел,накото-ромпассажирскийпоезд обгонит товарный?

4.23. Два поезда следуют от станции в одном направле-нии . На рисунке приведены графики зависимостипути от времени для этих поездов . Какой из поез-дов отправился раньше? В какие промежутки вре-

23

менипоездаприближалисьдругкдругу?Втечениекакого времени были неподвижными относительнодругдруга?Скакойнаибольшейинаименьшейско-ростьюдвигались?

4.24. На рисунке приведен график движения поезда ме-трополитена между двумя станциями . Определитемаксимальнуюисреднююскоростьпоездаирассто-яниемежду станциями .


1

1

2

0

120

240

2 3 t, ч

l,км

300

40

80

60 90 t, с

v,км/ч

4.25. Путешественникпроплыл2чнамоторнойлодкепоозерусоскоростью15км/ч,затемпрошел1чпеш-ком со скоростью 5 км/ч . Отдохнув 1 ч, он в тече-ние3чшелсоскоростью5км/чивышелкжелез-нойдороге,где1чожидалпоезд,ичерез2чдоехалнапоездедопунктаотправления .Постройтеграфикзависимостипутиотвремении,пользуясьим,най-дите среднююскоростьдвиженияна всемпути .


4.26. На рисунке изображен график зависимости скоро-стиотвременидлятелаввидеполуокружности .Ка-кова максимальная скорость тела при движении?Какой путь проходит тело за все время движения?

2 3 4 510

4

2

t, ч

v,м/с

24

4.27. Электричкапроходитпутьмеждудвумястанциямиза40мин .Приэтом10минизнихоназатрачиваетна разгон и торможение, а 30мин—на равномер-ное движение со скоростью 90 км/ч . Найдите рас-стояние между станциями . Считайте, что скоростьэлектричкиприразгонеиторможениисовременемизменяетсялинейно .

5. Период и чаСтота вращения


Задача.Патронэлектродреливращаетсясчастотой900об/мин .Сколькооборотовсовершаетпатронза1с?Определитепериодего вращения .

Дано:ν = 600 об/мин

РешениеПосколькуза1минпатронсовершает600обо-ротов, то за1 с он будет вращатьсяв60разменьше, то естьν = 10 об/с = 10об/с–1 .

T—?

Периодвращенияобратнопропорционаленчастотевращения:

Tv

= 1

ν .


T[ ] = =−

11c

c .


T{ } = =1

100 1, .

Следовательно, T = 0 1, с .Ответ: T = 0 1, с .


5.1. Чему равен период вращения секундной стрелкичасов?

5.2. Чемуравенпериодвращенияминутнойстрелкича-сов?

5.3. Чему равна частота вращения секундной стрелкичасов?

5.4. Чемуравначастотавращенияминутнойстрелкича-сов?

25

5.5. Вращаясь, колесо велосипеда за 0,5 мин соверша-ет 90 оборотов . Каков период вращения колеса?

5.6. Чемуравенпериодвращениявинтавертолета,еслиза 20 с винт совершает400 оборотов?

5.7. С какой частотой вращается барабан бытовой сти-ральной машины, если за 2 мин он совершает1600 оборотов?

5.8. Определитечастотувращениявалаэлектродвигате-ля, если он совершил500 оборотов за 10 с .


5.9. Вентиляторкондиционерасовершаетодиноборотза0,5 с .Скакойчастотойон вращается?

5.10. Компакт-диск вCD-приводе совершает один оборотза 0,01 с .Скакойчастотойон вращается?

5.11. Вал электродвигателя вращается с частотой480 об/мин .Скакимпериодомон вращается?

5.12. Кулермикропроцессораперсональногокомпьютеравращаетсясчастотой3000об/мин .Скакимперио-домон вращается?


5.13. Во сколькоразчастота вращения секундной стрел-ки часов превышает частоту вращения минутнойстрелки?

5.14. Во сколько раз частота вращения минутной стрел-ки часов превышает частоту вращения часовойстрелки?


5.15. Секунднаястрелкачасовв2разадлиннееминутной .Во сколько раз скорость конца секундной стрелкипревышает скоростьконцаминутной стрелки?

5.16. Радиусы двух колес, которые соединены ременнойпередачей (см .рисунок),отличаютсяв2раза .Пер-вое колесо вращается по часо-войстрелке .Вкакомнаправле-нии вращается второе колесо?

1 2

26

Сравните период вращения, частоту вращенияи скорость точек ободов обоихколес .

5.17. СпутникиМарсаФобосиДеймосвращаютсявокругнего в одну сторону .НодлянаблюдателянаМарсеони двигаются в разные стороны .Чем обусловленотакое загадочноедвижение спутников?

5.18. Вертикальный бумажныйцилиндр радиусом 50 смвращаетсявокругосисоскоростью50об/с .Изпнев-матической винтовки по центру боковой поверхно-сти цилиндра в горизонтальном направлении де-лают выстрел . Пуля пробивает цилиндр, при этомвнемобнаруживаетсятолькоодноотверстие .Ска-кой скоростьюлетелапуля?

6. амПлитуда, Периоди чаСтота колебаний


6.1. Поплавок, колеблющийся на поверхности воды, за1 мин поднимается и погружается 40 раз . Опреде-литепериодколебанийпоплавка .

6.2. Движения ног мальчика,шагающего с постояннойскоростью,можносчитатьколебаниями .Определи-те период колебаний ног мальчика, если за 5 минон сделал400шагов .

6.3. Каковачастотаколебаний тела,которое за 10 с со-вершает150колебаний?

6.4. За 2 мин мальчик, подпрыгивающий на месте, со-вершил180прыжков .Скакойчастотойподпрыги-ваетмальчик?

6.5. Как изменятся период и частота малых колебанийматематическогомаятника,еслиуменьшитьампли-тудуколебаний?

6.6. Как изменятся период и частота малых колебанийматематическогомаятника, еслиувеличитьампли-тудуколебаний?

27

6.7. Как изменятся период и частота малых колебанийматематическогомаятника, если уменьшить длинумаятника?

6.8. Как изменятся период и частота малых колебанийматематического маятника, если увеличить длинумаятника?

6.9. Как изменятся период и частота малых колебанийматематического маятника, если уменьшить массутела,прикрепленногокнити?

6.10. Как изменятся период и частота малых колебанийматематического маятника, если увеличить массутела,прикрепленногокнити?


6.11. Периодколебаниймаятниканастенныхчасовувели-чили благодаря удлинению подвеса маятника . Какизменилсяходчасов?

6.12. Маятником в настенных часах служит грузик налегком стрежне, который может колебаться отно-сительно верхней точки . Куда нужно передвинутьгрузик, есличасыотстают?

6.13. Маятниковыечасызимойвынесеныизкомнатынаулицу .Какизменилсяходчасов?

6.14. Игла швейной машины колеблется с периодом0,25 с .Каковачастотаколебанийиглы?

6.15. Поршни двигателя автомобиля совершают колеба-ния с периодом50мс .Скакойчастотойколеблют-сяпоршни?

6.16. Ударный узел перфоратора совершает колебанияс частотой 2,5 Гц . С каким периодом колеблетсяударныймеханизм?

6.17. Каретка струйного принтера при печати соверша-ет возвратно-поступательное движение с частотой0,5Гц .Скакимпериодомколеблетсякаретка?

6.18. Амплитудаколебаниймаятникаравна4 см .Какойпутьпроходит тело за двапериода?

28

6.19. Колеблющееся тело за четыре периода проходит16 см .Скакой амплитудойколеблется тело?


6.20. Есливтемнотенаблюдатьзалампочкой,качающей-ся на проводе, то можно увидеть световую полосу,краякоторойсветлееиярче,чемсередина .Почему?

6.21. Настенекают-компаниисуднависятчасы,маятниккоторыхколеблетсясчастотой0,5Гц .Сколькоколе-банийсовершитмаятникзавремяпутешествиясуд-наизОдессывМариуполь?Средняяскоростьсуднаравна15км/ч,расстояниемеждугородами—600км .

7. Звук, еГо раСПроСтранение и воСПриятие человеком. ультра- и инфраЗвук


7.1. Какие теламогут бытьисточником звука?

7.2. Чтоощутитчеловек,еслидотронетсярукойдозву-чащегоколокола?

7.3. Шмель во время полета гудит намного ниже, чемпчела . Какое из этих насекомых чаще машет кры-лышками?

7.4. Мужчины,какправило,поют болеенизкими голо-сами,чемженщины .Кто—мужчиныилиженщи-ны—создаютзвуковыеколебаниябольшейчастоты?

7.5. Почему мы не слышим звуки, которые издают ле-тучиемыши?

7.6. Если помахать в воздухе рукой, то от ее колеблю-щейся поверхности начнут распространятьсямеха-нические волны .Почемумыихне слышим?

7.7. Почему комар в полете слышен, а бабочка— нет?

7.8. Погитарнойструнеударилисначаласлабо,азатемсильно . Почему во втором случае громкость звуказаметно больше?

29

7.9. Могут ли звуки распространяться в жидкостяхи твердыхтелах?

7.10. Могутли звукираспространятьсяв вакууме?

7.11. МожнолинаЗемлеуслышатьгрохототпаденияме-теоританаЛуну?


7.12. Почемучеловеквоспринимаетзвукиодинаковойам-плитуды,норазныхчастоткакзвукиразнойгром-кости?

7.13. Летучие мыши и дельфины способны издаватьислышатьультразвук .Какэтопомогаетимориен-тироваться вполной темноте?

7.14. Иногда дрессировщикиживотных подают сигналысвоимпитомцамспомощьюсвистков,звуккоторыхчеловек не слышит . Какой секрет кроется в этихсвистках?

7.15. В медицине ультразвук применяется при лечениизаболеваний опорно-двигательного аппарата .Похо-жийрезультатполучаютивтомслучае,когдаболь-ной человек плавает в бассейне вместе с дельфина-ми .Чтопозволяетдельфинам«проводить»такиене-обычныелечебные сеансы?

7.16. Автомобильный и железнодорожный транспорт —источникинфразвука .Почемулюди,живущиевоз-лежелезнодорожныхмагистралейилитрамвайныхпутей,довольночастожалуютсянаплохоесамочув-ствие?

7.17. Медузыприближениешторма«слышат»занесколь-кочасовипрячутсянаглубину .Чтостановитсядляних сигналомоприближениишторма?

7.18. Скакойскоростьюлетитпуля,еслидомишенионадолетает в 2 раза быстрее, чем доносится звук вы-стрела?Скорость звука в воздухеравна340м/с .

7.19. Вовремягрозыпрохожийуслышалгрохотгромаче-рез 8 с после вспышкимолнии .На каком расстоя-нииотпрохожегоидетгроза?Скоростьзвукаввоз-духеравна340м/с .

30

7.20. Мальчик крикнул «ау» возле развалин старинно-го замка . Эхо докатилось до него за полсекунды .Накакомрасстоянииотстензамканаходилсямаль-чик?Скорость звука в воздухеравна340м/с .

7.21. Почему звучания симфонического оркестра в кон-цертном зале и на открытом пространстве заметноотличаются?

7.22. Благодарячемухоровоепениеудивительнохорошослышно во всех уголках католических средневеко-выххрамов?


7.23. Если приложить ухо к одному концу длинной до-ски,аповторойлегонькоударить,томожноуслы-шатьдваудара,следующиеодинзадругим .Объяс-ните,почемуобразуетсядва удара .

7.24. Самолетдвигаетсясоскоростью,котораяпревышаетскоростьзвукаввоздухе .Означаетлиэто,чтовка-бине пилотов не слышно, как работает двигатель?

7.25. Космонавтвыходитвоткрытыйкосмосоколовнеш-ней поверхности космической станции . Неожидан-ноаппаратурарадиосвязивыходитизстроя .Можетликосмонавтпередатьколлеге,находящемусявну-три станции, сигнал о возвращении?

7.26. В стекле и воздухе звук распространяется беспре-пятственно . Тогда почему оконные стеклопакеты(двастеклаислойвоздухамеждуними)хорошоза-щищаютжилье от уличногошума?

7.27. Возле взлетно-посадочных полос аэропортов (пре-имущественнорасположенныхвгородах)илиавто-магистралей можно увидеть большие бетонные,пластиковые или металлическиещиты—шумоза-щитныеэкраны .Каконизащищаютблизлежащуютерриториюотшума?

7.28. Еслипогрузитьсявбассейн,звукиизвнестанутедваслышными,азвукотструиводыизподводногокра-на,черезкоторыйнаполняетсябассейн,наоборот—очень сильным .Почему?

31

7.29. Звук отразился от поверхности скалы .Измениласьлипри этомчастота звуковойволны?

7.30. Чемобъясняютсявысокиезвукоизолирующиесвой-ства такихматериалов,как ватаипенопласт?

7.31. Из винтовки совершен выстрел по мишени, распо-ложенной на расстоянии 1020м . Скорость, с кото-рой пуля приближается к мишени, равна 850 м/с .Насколькораньшепуляпопадетвмишень,чемдомишени донесется звук выстрела? Скорость звукав воздухеравна340м/с .

7.32. Выстрел совершен реактивным снарядом, полетев-шимкцелисоскоростью510м/с .Черезкакоевре-мя после выстрела человек, сделавший выстрел,услышит звук взрыва снаряда? Цель расположенана расстоянии 10,2 км . Скорость звука в воздухеравна340м/с .


7.33. Для чего корпусы струнных музыкальных инстру-ментов (гитары, скрипки, виолончели и т . п .) вну-триделаютполыми?

7.34. Еслинакольцонатянутьэластичнуюпленкуиуда-ритьпоней,томожноуслышатьзвук .Объясните,по-чемузвукбудетнамногогромче,есликольцосплен-кой надеть на пустой цилиндр (как в барабанах) .

7.35. Дельфин издает короткие импульсы ультразвука,промежуток времени между которыми составляет200мс .Накакоммаксимальномрасстоянииотдель-финаможетнаходитьсявводепрепятствие,котороеон«услышит»?Скоростьзвукавводеравна1500м/с .

7.36. Система «звуколокации» некоторых летучих мы-шей настолько совершенна, что они способны уло-витьдвижениеплавникамелкойрыбешки,выступа-ющеголишьна2ммнадповерхностьюводы .Ска-кой точностью летучие мыши должны определятьвремямежду излучением ультразвукового импуль-са и его отражением? Скорость ультразвука в воз-духеравна340м/с .

32

8. вЗаимодейСтвие тел. инерция


8.1. Скакимителамивзаимодействуетлежащаянасто-лекнига?

8.2. Взаимодействует ли с каким-либо телом летящаяптица?

8.3. Действие каких тел вызывает изменение скоростиволейбольногомяча во времяигры?

8.4. Какоеявлениеприводитктому,чтонаобледенеломтротуаре опасноидти?

8.5. Какоеявлениеприводитктому,чтоприрезкомтор-можении автобуса пассажиров «бросает» вперед?

8.6. Суднозаходитвпорт .Капитанотдаеткоманду«Стопмашина» .Носуднопродолжаетдвигаться .Примеромкакогофизическогоявленияявляетсяэтотслучай?


8.7. В супермаркетах для удобства покупателей воз-ле кассы установлены транспортные ленты, рядомс которыми размещают надписи: «С целью предот-вращениябоястекляннойтарыпросьбавысокиебу-тылки класть на ленту» . Почему ставить бутылкиналенту опасно?

8.8. Перевозя автомобили или другие габаритные гру-зы,ихтщательнозакрепляютнажелезнодорожныхплатформах .Зачем?

8.9. При быстром спускеполестниценаповоротах сле-дует держаться запоручни .Длячего?

8.10. Лодочникостановилсянасерединеозера .Добереганедалеко,но веслаутеряны, ана днелодкинемно-го воды .Начнет ли лодка двигаться к берегу, есликаким-либососудомвычерпыватьизнееводу?Еслида, то вкакую сторону еенужновыплескивать?

8.11. Влодке,неподвижностоящейупричала,стоитмаль-чикисобираетсясделатьшаг .Одинаковымилибудутпоследствия этого движения в случае, когда маль-чиксделаетшагвлодкеишагизлодкинапричал?

33

8.12. Есливелосипедвовремядвижениявнезапнонаедетнапрепятствие,которыеостановитпереднееколесо,товелосипедистобязательнополетитвперед .Почему?

8.13. Когда раскрывается парашют, его лямки довольносильнодергаютпарашютиста .Почему?

8.14. Если автомобиль, едущий первым, резко тормозит,автомобиль,которыйедетзаним,можетнеуспетьза-тормозить .Приэтомводительипассажирыпервогоавтомобилямогутполучитьтравмышеи .Какиекон-структивныеособенностикреселсовременныхавтомо-билейприменяютдляпредотвращениятакихтравм?

8.15. В стволе ружья пуля двигается под действием га-зов,возникающихприсжиганиипороха .Напулю,вылетевшую из ствола, газы перестают действо-вать,ноонавсеравнопродолжаетдвигаться .Поче-мупуля,покинувшаяствол,продолжаетдвигаться?

8.16. ВконцеХІХ—началеХХв .былпопулярентакойцирковойтрюк .Атлетложилсянапол,емунагрудьопускали тяжелую наковальню и били по ней мо-лотками . Если бы молотками били непосредствен-нопогруди,тоатлетполучилбытяжелыетравмы,аблагодарянаковальнеударыненаносилиемуни-какого вреда .Почему?

8.17. Вы путешествуете ночью на современном автобусе .Заокнамисалонасплошнаятьма .Покакимпризна-камвыможетепонять,чтоавтобустрогаетсясоста-новки?Шумдвигателяне слышен .

8.18. Когда электричка переезжает через переезд, ее ка-чает из стороны в сторону .Почему в такие момен-ты пассажирам, стоящим в проходе, тяжело удер-жатьравновесие?

8.19. Автобус поворачивает направо . В какую сторону«бросает»пассажиров?

8.20. Благодарякакомуявлениювытряхиваетсяпыльизодеяла?Объясните, чтопри этомпроисходит .

8.21. Чтобыизбавитьсяотпыливодеяле,егоиливытря-хивают,или выбивают .Вчем состоитразница?

34

8.22. В кузове грузовика открепился легковой автомо-биль . Будет ли он двигаться, если грузовик увели-читскорость?еслизатормозит?Еслибудетдвигать-ся, то вкакую сторону?


8.23. Какуюформу(приблизительно)приобретаетповерх-ностьбетонногораствора,которыйперевозятвкузо-вегрузовика,приразгоне?приторможении?Почему?

8.24. При транспортировке железнодорожные цистерныс нефтепродуктами для большей безопасности за-полняютполностью .Почемуцистерна,заполненнаянаполовину, при перевозке может создать опаснуюситуацию?

8.25. Прибуксировкенажесткомсцепленииводительвне-исправномавтомобилененужен,ноеслибуксировкаосуществляетсянабуксирномтросе,водительнужен,и он должен быть очень внимательным . Почему?

8.26. Кальмары, каракатицы и осьминоги плавают бла-годаря тому, что очень быстро выталкивают водуиз полости своего тела .Каким образом выталкива-ниеводыэтиммоллюскампозволяетдвигаться?Каксоотносятся направления выталкивания воды и ихдвижения?

8.27. Космонавтнаходитсянавнешнейповерхностикос-мической станции и вместе со станцией движетсясоскоростью8км/с .Врукахунегоящиксинстру-ментами .Чтокосмонавтдолженсделатьсящиком,чтобыопередить станцию?отстать отнее?


8.28. Наоднойчашкевесовстоитбанка,наднекоторойси-дитмуха .Весыуравновешены .Нарушитсялиравно-весиевесов,еслимуханачнетлетатьвнутрибанки?

8.29. Длятогочтобысдвинутьсместадлинныйтоварныйпоезд,опытныемашинистысначаланемногосдаютлокомотив назад, а затем двигаются вперед . В чемзаключаетсясекреттакогоспособатроганиясместа?

35

8.30. Есливвелосипедепрокололасьшиназаднегоколесаиотверстиенебольшое,велосипедистиногдавместесвоздухомнакачиваетвшинуводу .Воданепозво-ляет выходить воздухуизшины .Если такимобра-зомнакачатьшинупереднегоколеса,тоуправлениевелосипедомнамногоусложняется .Почему?

8.31. Можнолиназватьследующиепримерыдвижениемпоинерции:а)ЛунадвижетсявокругЗемли;б)по-езд движется с постоянной скоростью по прямоли-нейномуучасткужелезнодорожногопути;в)снарядпосле выстрела летит в цель; г) деревянная лодкакачаетсяна волнах?

9. маССа как мера инертноСти тел. Сила. Сложение Сил


Задача 1.Сплатформы,движущейсясо скоростью3м/с, со-скочилмальчик .Вкакуюсторонуи скакойскоростьюотно-сительноЗемлипрыгнулмальчик,еслиегомассаравна50кг,амассаплатформы—150кг?Послепрыжкаплатформаоста-новилась .

Дано:v1 3= м/сm1 150= кгm2 50= кг

РешениеПри взаимодействиимальчика и платфор-мы изменения скоростей тел обратно про-порциональныихмассам:

∆∆

v

v

m

m1

2

2

1

= ,v2 —?

где ∆v v1 1= —изменениескоростиплатформы, ∆v v v2 2 1= − —изменение скорости мальчика . Для того чтобы платформаостановилась, мальчик должен был прыгнуть в направленииее движения .Окончательнополучим:

v

v v

m

m1

2 1

2

1−= , v v

m

m2 11

2

1= +

.


v2[ ] = +

=м

с

кг

кг

м

с1 .

36


v2 3 1 12150

50{ } = ⋅ +

= .

Такимобразом, v2 12= м

с .

Ответ: в направлении движения платформы со скоростью

v2 12= м

с .

Задача 2. К тележке массой 10 кг привязаны две нити, закоторые тянут в горизонтальном направлении вдоль однойпрямой с силами 6 Н и 4 Н . Изобразите на рисунке силы,приложенные к тележке, в масштабе 0,5 см : 1 Н . Найдитеравнодействующуюи укажите, как она будет влиять на ско-рость тележки .

РешениеНарисункенитипривязаныктележкетакимобразом:обе

нитисоднойстороны(случайа)испротивоположныхсторон(случайб) .

1НF1

F2

1Н

F1

F2

а б

Соответственно и равнодействующая будет равна R F F2 1 2 10= + =R F F2 1 2 10= + = Н(вслучаеа)и R F F1 1 2 2= − = Н(вслучаеб) .Итак,

под действием равнодействующей тележка каждую секунду

будетизменять скоростьна 1м

си 0 2,

м

с соответственно .

Ответ: случайа: 10Н,м

с1 ; случайб: 2Н,

м

с0,2 .


9.1. Врезультатестолкновениядвашарика,двигающи-еся навстречу друг другу, остановились . Какой изшариков имеет меньшую массу и во сколько раз,если начальная скорость первого шарика равна2м/с, а второго—1м/с?

9.2. Две тележки, стоящие на столе, соединены сжа-той с помощьюнитипружиной (см . рисунок) .Ког-данитьпережгли,пружинараспрямиласьи оттол-

37

кнулатележкидруготдруга .Какаяизтележекиме-етбо льшуюмассуивосколькораз, еслиперваяизнихприобреласкорость50см/с,авторая—10см/с?

9.3. Камень лежит на земле и действует на нее с силойв50Н,направленнойвертикальновниз .Изобрази-те эту силунарисунке .

9.4. Мальчиктянетна себяручку закрытойдвери с си-лой в 20Н .Изобразите эту силунарисунке .


9.5. Из неподвижного ружья в горизонтальном направ-лениивыстрелилипулеймассой50 г .Скакой ско-ростьюбудетдвигатьсяпослевыстреларужье,еслиего масса равна 5 кг, а скорость пули— 500 м/с?

9.6. Находясь в неподвижной байдарке, турист в на-правлении берега бросил со скоростью 2 м/с тяже-лый рюкзак . В результате броска байдарка приоб-реласкорость20см/с .Каковамассабайдаркисту-ристом, еслимассарюкзака10кг?

9.7. По рельсам навстречу друг другу двигаются дважелезнодорожных вагона со скоростями 0,2 м/си0,5м/с .Массапервоговагона80т .Каковамассавторого вагона, если после сцепки вагоны останав-ливаются?

9.8. Навстречудругдругусоскоростями40см/си20см/сдвигаются два пластилиновыхшарика .Масса пер-вого из них равна 20 г . Какова масса второго ша-рика, если после столкновения они остановились?

9.9. Лодочник,налегаянавесла,упираетсяногамивспе-циальныйупорвлодке .Скакойсилойондействуетна упор, если гребет одновременно обоимивеслами

а б

1 2 1 2

38

иприкладываетккаждомуизнихсилу500Н?От-ветпоясните с помощьюрисунка .

9.10. Человек действует на пол с силой 800 Н . С какойсилойчеловекбудетдействоватьнапол, есливозь-метврукигруз,всвоюочередьдействующийначе-ловека с силой 200 Н? Ответ поясните с помощьюрисунка .

9.11. Судноидет на запад с постоянной скоростью .Куданаправленаравнодействующая?

9.12. Судно отходит от причала, набирая скорость .Куданаправленаравнодействующая?

9.13. Насудне,идущемпоозеру,выключилидвигатели .Куданаправленаравнодействующая?


9.14. Опытныеигрокивбильярдточнымударом«влоб»однимбильярднымшаромповторомунеподвижно-мушарузаставляютвторойшардвигатьсястойжескоростью, что и первый . Как будет «вести себя»после ударапервыйшар?

9.15. Снеподвижнойжелезнодорожнойплатформойстал-киваетсявагонтакойжемассыипослестолкновенияостанавливается . С какой скоростью придет в дви-жениеплатформа,еслискоростьвагонаравна1м/с?

9.16. Вагон массой 60 т двигался на запад со скоростью0,3м/с .Нажелезнодорожнойстанциионсцепилсяс двумя такими же вагонами, стоявшими на рель-сахнеподвижно .Вкакуюсторонуискакойскоро-стьюпришлив движение вагоныпосле сцепки?

9.17. Нанеподвижныйшармассой2кгналетелвторой—массой 1 кг . Меньшийшар двигался со скоростью3м/сипослестолкновенияотлетелобратнососко-ростью 1 м/с . С какой скоростью после столкнове-нияначалдвигаться бо льшийшар?

9.18. Пустой железнодорожный вагон катился со скоро-стью1м/с и после столкновения с груженойплат-формойначалдвигаться со скоростью0,6м/с в об-ратном направлении . Груженая платформа в ре-

39

зультатеудараприобреласкорость0,4м/с .Скакойскоростьюдвигалисьбывагониплатформа,еслибыприударе сработала автосцепка?

9.19. Человек спрыгивает с платформы, двигающейся соскоростью3м/с,так,чтостановитсянеподвижнымотносительноЗемли .Скакой скоростью будет дви-гаться платформа после прыжка человека? Массаплатформыв1,5 раза большемассычеловека .

9.20. Из ружья стреляют в деревянный брусок . С какойскоростью будет двигаться брусок, если пуля, про-биваябрусок,уменьшитскоростьс300до100м/с?Масса брускаравна500 г,массапули—50 г .

9.21. Перетягиваяканат,обекомандыдействуютнанегоссилами800Н—каждаявсвоюсторону .Как«ве-детсебя»канат?Изобразитенарисункесилы,дей-ствующиенаканатсостороныкоманд .Чемуравнаравнодействующая сил, действующихнаканат?

9.22. Мальчик тянет на себя ручку двери классной ком-наты, которую пытаются открыть одноклассники,с силой 100 Н . С какой силой ручка действует нарукимальчика?Изобразите на рисунке силы, дей-ствующие на ручку со стороны мальчика и двери .Чемуравнаравнодействующая этих сил?

9.23. Два горизонтальных каната привязаны к автомо-бильномуприцепу .Канатыцепляютктягачам,ко-торые тянут их с силами 3 кН и 5 кН . Определи-те границы значения равнодействующей этих двухсил .Ответ объясните с помощьюрисунка .

9.24. К телу вдоль одной прямой приложены три силы,равные 20 Н, 30 Н и 50 Н . Чему может быть рав-на равнодействующая этих сил?Попробуйте найтивсе возможные варианты . Ответ объясните с помо-щьюрисунка .


9.25. Нанеподвижныйкаменныйкубналетаетшариот-скакивает от него со скоростью в 3 раза меньшейначальной . Во сколько раз отличаютсямассы куба

40

и шара, если при столкновении куб приобрел ско-рость в 3 раза меньше начальной скорости шара?

9.26. На горизонтальном участке по рельсам навстречудругдругудвигаютсядважелезнодорожныхвагона .Сцепившиеся вагоны движутся со скоростью 2 м/св направлении движения первого вагона . С какойскоростьюдвигалсядосцеплениявторойвагон,еслискоростьпервогобыларавна12м/с .Массапервоговагона в 1,5 раза большемассывторого .

9.27. За последние годы было открыто около 200 планетвне Солнечной системы . Открывают планеты, на-блюдая«покачивание»звезды .Чеммассивнейпла-нета, тем точнеерезультат .Почему?

10. Сила тяжеСти. веС тела. невеСомоСть*


Задача 1.Мальчикмассой40кгстоитвнеподвижномлифте .Каковасилатяжестиивесмальчика?Какимибудутэтисилы,еслилифт будет двигаться спостоянной скоростью?

Дано:m = 40 кг

g =10 Н

кг

РешениеСила тяжести, действующая на мальчика,одинаковаи будет зависеть только отпритя-женияЗемли:

F F mgт т1 2= = .В случае, когда мальчик неподвижно стоитв неподвижном лифте, вес мальчика равенсиле тяжести P mg1 = .

Fт1 —?P1 —?Fт2 —?P2 —?Вслучае,когдалифтбудетдвигаться,весмальчикатакже

равен силетяжести .Тотфакт,чтолифтдвижетсяспостоян-ной скоростью, свидетельствует, что силы действующие намальчика,неизменились .А значит,и сила, с котороймаль-чикдействуетнаполлифта,неизменилась .Этасилаиявля-ется весом P mg2 = .

Проверим единицы: F F P Pт т кг НН

кг1 2 1 2 = = [ ] = [ ] = ⋅ = .

* Во всех задачах этогои следующихпараграфов считайтеН

кг10g = .

41

Определимчисловое значениеискомыхвеличин:

F F P Pт т1 2 1 2 40 10 400{ } = { } = { } = { } = ⋅ = .

Такимобразом, F F P Pт т Н1 2 1 2 400= = = = .Ответ: F F P Pт т Н1 2 1 2 400= = = = .

Задача 2. С какой силой действует на пол десятилитровоестальное ведро, наполовину наполненное растительным мас-лом?Масса ведраравна1кг .

Дано:V =10 л = 0 01, м3

V Vм = 0 5,ρм = 800 3: 3/<кг/м3

mв =1кг

g =10 Н

кг

РешениеСила,скоторойведродавитнапол,являет-ся весом .Посколькуведронеподвижно, то

P m m g= +( )в м .Массу растительного масла можно найтичерезплотностьи объем:

m V Vм м м м= ⋅ = ⋅ρ ρ0 5, .

P—?

Окончательнополучим:P m V g= + ⋅( )в м0 5, .ρ


P[ ] = + ⋅

=кг м Нкг

м

Н

кг3

3 .

Определимчисловое значениеискомыхвеличин:P{ } = + ⋅ ⋅( )⋅ =1 0 5 800 0 01 10 50, , .

Такимобразом, P =50 Н .Н .Ответ: P =50 Н .Н .


10.1. Притягивает ли Солнце тела, находящиеся на по-верхностиЗемли?

10.2. ПритягиваетлиЗемлюмяч,подброшенныймальчи-ком?

10.3. Мальчик сидит запартой .Накакое тело действуетсила тяжестимальчика? его вес?

10.4. Камень лежит на дороге . На какое тело действуетсила тяжестикамня? его вес?

10.5. Какая сила тяжести действует на девушку массой50кг?

42

10.6. Какая сила тяжести действует на автомобиль мас-сой800кг?

10.7. Чемуравенвесмальчика,еслиегомассаравна60кг?

10.8. Каков вес велосипеда, если его масса равна 16 кг?


10.9. СодинаковойлисилойпритягиваетСолнцетела,на-ходящиесянаповерхностиЗемли,втечениесуток?

10.10. С одинаковой ли силой притягивает Земля космо-навта на космодроме и во время полета на косми-ческой станции?

10.11. Ккакому телуприложенвеслетающеймухи?

10.12. К какому телу приложен вес теннисного шарика,плавающего в ведре с водой?

10.13. Находится ли в состоянии невесомости тополиныйпух, веснойилетомлетающийв воздухе?

10.14. Из телерепортажей с борта орбитальной станцииможно заметить, что движения космонавтов напо-минаютдвиженияаквалангистовподводой .Можноли из этого сделать вывод, что аквалангисты тоженаходятся в состоянииневесомости?

10.15. На страницах газет иногда можно прочитать, чтовкосмосенаблюдаетсяневесомостьиз-заотсутствиядействия тяготения Земли . Действительно ли этотак?Сформулируйтеправильнопричинувозникно-венияневесомости .

10.16. В романе Жюля Верна «С пушки на Луну» дляучастников полета состояние невесомости насталовтотмомент,когдатяготениеЗемлиуравновесилосьтяготением Луны . Согласны ли вы с автором, чтоневесомость во время такого полета наступит толь-кона оченькороткийпромежутоквремени?

10.17. Определите,вкакомизслучаевтелонаходитсявне-весомости: а) теннисныймяч плавает на поверхно-стиводы;б)рыбаплаваетвозере;в)соколвзмыва-етввысь;г)воздушныйшарикподнимаетсявнебо;д) стальнойшариквыскальзываетиз рук .

43

10.18. Каковамасса тела, еслинанего действует сила тя-жести350Н?

10.19. Телокакоймассывесит200Н?

10.20. Автомобильмассой4тимеетгрузоподъемность8т .Скольковеситпустойавтомобиль?полностьюзагру-женныйавтомобиль?

10.21. С какой силой воздействуетмальчикна пол, когдадержитврукахполноепятилитровоеведросводой?Масса мальчика равна 43 кг, масса ведра— 2 кг .

10.22. Какаясилатяжестидействуетнаалюминиевыйку-бик с ребромдлиной10 см?

10.23. Каковвесстальногокубикасребромдлиной40см?

10.24. Чемуравенобъемалюминиевойдетали,еслиеевессоставляет540Н?


10.25. Яблоко,падающеесветки,приобретаетскоростьбла-годаряпритяжениюкЗемле .АприобретаетлиЗем-ляскоростьблагодаряпритяжениюкэтомуяблоку?

10.26. Пассажир поднял с палубы корабля стальную гай-ку и бросил в воду . Гайка опустилась на дно реки .Одинаковойлибудетсилатяжести,действующаянагайкунапалубекорабляина днереки?

10.27. Деревянныйшарикбросилисначалавводу,азатемврастительноемасло .Измениласьлиприэтомсилатяжести, действующаянашарик?

10.28. Теннисный мяч бросили сначала в ведро с водой,а затем — с керосином . Одинаковым ли будет весмяча в водеикеросине?

10.29. Как изменяется сила тяжести и вес девочки, пры-гающейчерез скакалкув спортивном зале?

10.30. Атлет оттолкнулся от помоста, подпрыгнул и, намгновение остановившись, схватился за атлетиче-ские кольца . Находился ли атлет хотя бы мгнове-ние в состоянии невесомости?

44

11. Сила уПруГоСти. Закон Гука. динамометры*


Задача. К пружине длиной 8 см подвесили грузик массой100 г . Пружина удлинилась до 12 см . Грузик какой массынужноподвеситькпружине,чтобыеедлинабыларавна9см?

Дано:l1 8= смl2 12= смl3 9= смm1 100= г

g =10 Н

кг

РешениеВоспользуемся законом Гука . Тогда длядвух случаев, описанныхв задаче:

F kx1 1= и F kx2 2= ,где F m g1 1= — вес первого грузика,x l l1 2 1= − –деформацияпружинывпервомслучае, F m g2 2= — вес второго грузика,x l l2 3 1= − —деформацияпружинывовто-ром случае .

m2 —?

Далееполучим:

F

F

x

x2

1

2

1

= ,m g

m g

l l

l l2

1

3 1

2 1

= −−

, m ml

l

l

l2 1

3 1

2 1

= −−

.

Проверим единицы: m2[ ] = =−−

г гс см

см см

м .


m2{ } = =−−

100 259 8

12 8 .

Такимобразом, m2 25= г .

Ответ: m2 25= г .


11.1. Прирастягиваниипружинына6смвозникаетсилаупругости 1,8 Н . Какая сила возникает при растя-гивании этойпружинына2,5 см?

11.2. Чтобы сжать пружину на 6 см, нужно приложитьсилу 120 Н . Какую силу нужно приложить к пру-жине, чтобы сжать еена4,5 см?

* Решаязадачиэтогопараграфа,считайте,чтопридеформациителвыполняется законГука, еслииноене указано в условии .

45

11.3. Жесткость пружины равна 25 Н/м . Какую силунужно приложить к пружине, чтобы сжать ее на2 см?

11.4. Жесткость пружины равна 40 Н/м . Какая силаупругости возникает в пружине, если ее растянутьна1,5 см?


11.5. На сколько сократится длина пружины, если еесжимать силой 20 Н? Жесткость пружины равна400Н/м .

11.6. Насколькоудлиниласьпружина,еслиприеедефор-мации возникла сила упругости 80 Н? Жесткостьпружиныравна1кН/м .

11.7. Кпружине,одинконецкоторойзакрепленвштати-ве,подвесилигрузикмассой150г .Насколькоудли-нилась пружина, если еежесткость равна 30Н/м?

11.8. На пружину сверху поместили груз массой 1 кг .На сколько сжалась пружина, если ее жесткостьравна500Н/м?

11.9. Кпружине,одинконецкоторойзакрепленвштати-ве, подвесили груз .При этом пружина удлиниласьна4см .Каковамассагруза,еслижесткостьпружи-ныравна200Н/м?

11.10. Мальчик растягивает резиновый жгут, приклады-ваякегоконцамсилыпо20Нкаждая .Какаясилаупругостивозникаетвжгуте?Насколькоонрастя-гивается, еслижесткостьжгутаравна800Н/м?

11.11. Длинашкалышкольногодинамометраравна10см .Пределизмерениядинамометра—4Н .Определитежесткостьпружиныдинамометра .

11.12. Цена деленияшкалы динамометра 0,2Н/дел . Рас-стояниемеждудвумясоседнимиделенияминашка-леравно5мм .Определитежесткостьпружиныди-намометра .

46


11.13. Всегда ли при увеличении силы, растягивающейпружину, во столько же раз увеличивается ее де-формация?

11.14. Пружинусжимаютна2смсилой4кН .Восколькоразнужноувеличитьсилу, сжимающуюпружину,для тогочтобыпружина сократилась ещена3 см?

11.15. На рисунке приведен гра-фик зависимости дли-ны пружины от значениясилы,растягивающейпру-жину . Какая сила упру-гости возникает в пружи-не, если она удлинена на12 см?17 см?

11.16. При подвешивании грузика массой 500 г пружинарастянулась на 10 см .Из пружиныизготовили ди-намометр .Приградуированиинашкалудинамоме-тра нанесли деления, расстояние между которымиравно 0,5 см .Определите цену деления полученно-го динамометра .

11.17. Выполняя лабораторную работу по градуированиюдинамометра, ученик выяснил, что в случаеподве-шиваниякпружинегрузикамассой2кгонаудли-няетсяна8см .Какимдолжнобытьрасстояниемеж-ду делениями на шкале динамометра, чтобы ценаделения составляла0,5Н/дел?


11.18. Чтобы пружина удлинилась до 15 см, нужно при-ложить силу 45Н, а до 18 см—72Н .Определитедлину пружины в недеформированном состоянии .

11.19. Пружину сначала растянули до 16 см силой 16 Н,азатемсжалисилой8Ндо10см .Какойбудетдли-напружины, если сжать ее силой6Н?

20

8

0

16

24

32

40 F,Н

l,см

47

12. трение. Сила трения


Задача 1.Насколькоудлинитсяпружинажесткостью100Н/м,еслисеепомощьюдеревянныйбрусокмассой2кгравномернои прямолинейно тянут по поверхности стола? Коэффициенттрениямеждубрускомистоломравен0,4 .Пружинавсевремярасположена горизонтально .

Дано:

k =100Н

мm = 2 кгµ = 0 4,

g =10 Н

кг

РешениеБрусокдвигаетсяравномерно .Этосвидетель-ствует о том, что сила упругости пружиныкомпенсируется силой трения скольжениямежду брускомиповерхностью стола:

F Fупр тр= .Соответственно силыупругостии трения

F kxупр = , F mgтр = µ .x—?

Окончательнополучим:kx mg= µ , x

mg

k= µ

.

Проверим единицы: x[ ] =⋅

=к

Н

кгН

м

м .


x{ } = ⋅ ⋅ =0 4 2 10

1000 08

,, .

Такимобразом, x = =0 08 8, м см .Ответ: x = 8 см .

Задача 2. На наклонной плоскости размещено неподвижноетело .Изобразитенарисункевсесилы,действующиенатело .

РешениеНатело(см .рисунок)состороныЗемли

действуетсилатяжести

Fт ,котораянаправ-ленавертикальновниз;состоронынаклон-ной плоскости — сила упругости N

, на-правленная перпендикулярно поверхности

плоскости,атакжесилатренияпокоя

Fтр , тF

N

Fтр

48

котораянаправленавверхвдольповерхностиплоскости .Телопоусловиюнаходитсявпокое,значит,равнодействующаясил

Fт

, N

и

Fтр равнанулю .


12.1. Нагоризонтальномстолестоитмонитор .Действуетлинанего сила трения?

12.2. Из деревянной стены торчит гвоздь . Действует линанего сила трения?

12.3. По горизонтальному столу, прикладывая силу, тя-нут брусок .Действуетлинанего сила трения?

12.4. Какая силамешает вытягивать гвоздьиз доски?

12.5. Вдольповерхностистола,прикладываягоризонталь-нуюсилу20Н,равномернотянутбрусок .Чемурав-на сила трения, действующая при этом на брусок?

12.6. Силатренияскольжениямеждусанкамиигоризон-тальнойдорогойравна40Н .Скакойминимальнойсилойнужно действоватьна санки, чтобы онирав-номернодвигалисьпо дороге?

12.7. Веспортфеляравен30Н,коэффициенттрениямеж-дупортфелемипартой—0,4 .Каковамаксимальнаясила тренияпокоямеждупортфелемипартой?

12.8. Книга давит на стол с силой 10 Н . Какова макси-мальнаясилатренияпокоямеждукнигойистолом,если коэффициент трения между ними равен 0,3?


12.9. Какая сила, действующаямеждуподошвамиобувии тротуаром,помогаетнам безопаснодвигаться?

12.10. Почему шелковые шнурки постоянно развязыва-ются?

12.11. Что означает дорожный знак «Осторожно, скольз-каядорога» (см . рисунок)?

12.12. Почемуправиладорожногодвижениятребуютотво-дителей при использовании зимой колес сшипамиразмещатьназаднемстеклеавтомобилязнакввидебольшойбуквы«Ш» (см . рисунок)?

49


12.13. Почему,чтобыуменьшитьсилутренияскольжения,смазываютповерхности тел?

12.14. Почему тяжелописатьмеломпомокройдоске?

12.15. Чтобыпроверить,горизонтальналиповерхностьсто-ла, на нее достаточно положить, например,шарикизподшипникаилитеннисный .Какшарикпомога-ет проверить горизонтальность поверхности стола?

12.16. Выполняя лабораторную работу, ученик равномер-но тянет вдоль поверхности стола брусок с грузи-камиобщеймассой200г,прикладываяспомощьюдинамометра горизонтальную силу . Найдите коэф-фициент трениямежду брускоми столом, если ди-намометрпоказывает0,6Н .

12.17. По горизонтальному столуравномерно тянутящикмассой12кг .Какуюминимальнуюсилу,направлен-нуювдольстола,нужноприэтомприкладывать?Ко-эффициенттрениямеждуящикомистоломравен0,2 .


12.18. Вшахтахнаотдельныхучасткахугольперемещаютспомощьютранспортеров .Действуетлисилатрениянакусокугля,которыйдвижетсяспостояннойско-ростьюнагоризонтальномучастке?подугломвверх?

12.19. Мальчикудерживаетручкумеждупальцами .Како-ваприродывесаручки?

12.20. Чему может быть равна сила трения между ящи-комиполом, если две горизонтальные силы100Ни200Ннемогут сдвинутьящик сместа?

12.21. Может ли сила трения сдвинуть книгу, лежащуюна столе?

50

12.22. Длятогочтобыизменитьскоростьтела,кнемунуж-ноприложитьсилу .Какаясилазаставляетящик,ле-жащийвкузовегрузовика,изменятьскоростьвме-стесавтомобилем?Бортовкузоваящикнекасается .

12.23. Автомобиль едет по дороге . Помогает или мешаетемудвигаться сила трения?

12.24. Какаясиларазгоняетавтомобиль?Рассмотритеслу-чаи:а)колесаавтомобилянепроскальзывают;б)ко-леса автомобиляпроскальзывают .

12.25. В грузовомавтомобиле ведущимиявляются задниеколеса .Гдевкузове следуетпоместить груз,чтобынаскользкойдорогеавтомобильлегчетрогалсясме-ста: ближеккабинеили заднему борту?

12.26. Чтобытянутьтяжелыйтоварныйпоезд,локомотивдолжен быть болеелегкимили тяжелым?

12.27. Подкакиеколесаавтомобиля,застрявшеговлуже,—задниеилипередние—следуетподкладыватьветки?

12.28. Зачем спринтерынадеваютобувь сшипами?

12.29. При перепиливании деревянных бревен пилу ино-гда«закусывает» .Почему это случается?

12.30. Почему вязкое вещество (смолу, сливочное масло,пластилин и т . п .) легче резать тонкой сильно на-тянутойпроволокой,чемножом?

12.31. Понаклоннойплоскости спомощьюпружинырав-номерновверхтянуттележку .Изобразитенарисун-ке все силы, действующиена эту тележку .

12.32. Тележка движется по наклонной плоскости вниз .Изобразите на рисунке все силы, действующие наэту тележку .

12.33. Спомощьюдинамометраученикпытаетсясдвинутьс места калькулятор, лежащий на горизонтальнойповерхностипарты .Сила,которуюпоказываетдина-мометр,постепенноувеличивается .Наотметке2Нкалькулятор пришел в движение . Как изменяласьсилатрениямеждукалькуляторомипартой?Какбу-детдвигатьсякалькулятор,когдадинамометрбудетпоказывать2,5Н?Какойприэтомбудетсилатрения?

51

12.34. Погоризонтальномустолуспомощьюдинамометраравномерно тянут брусок . Динамометр показывает4 Н . Какая сила трения действует на брусок? Какбудетдвигатьсябрусок,когдадинамометрбудетпо-казывать1Н?5Н?

12.35. Рыбак вытягивает на берег лодку .Почему по меретогокаклодкавыходитизводы,рыбакунужнопри-кладывать все большеусилий?

12.36. Погоризонтальномустолуспомощьюдинамометраравномерно тянут брусок весом 10 Н . Динамометрпоказывает 2 Н . На брусок устанавливают грузикмассой 500 г . Какими будут показания динамоме-тра, если брусок снова движетсяравномерно?

12.37. Брусок массой 2 кг с помощью пружины жестко-стью 50 Н/м равномерно тянут вдоль стола . Чемуравно удлинение пружины, есликоэффициент тре-ниямежду брускоми столомравен0,25?


12.38. На библиотечном столе лежит стопка из четыреходинаковыхучебников .Чтолегчесделать:вытянутьвторойснизуучебник,придерживаяостальные,илиже потянуть на себя два верхних учебника, такжепридерживаяостальные?Во сколькоразлегче?

12.39. Тягач массой 5 т не может сдвинуть с места санисгрузомиз-заскольженияколес .Когданатягачпо-ложили дополнительный груз в 1 т, то он сдвинулсани .Каковамассасаней,есликоэффициенттренияповерхности колес и полозьев саней о поверхностьдорогиравен0,2?

12.40. Поездмассой6000травномернодвижетсяпогори-зонтальномуучасткужелезнойдороги .Какойдолж-набытьмассатепловоза,чтобыобеспечитьэторав-номерное движение? Коэффициент трения покояколес о рельсы равен 0,15, а коэффициент сопро-тивлениядвижению—0,002 .

12.41. Жесткий стержень, шарнирно закрепленный заверхний конец, нижним концом опирается на

52

тележку (см . рисунок) . При по-пытке сдвинуть тележку вправостержень остается на месте, ка-коебыусилиемыкнемунипри-кладывали .Определитепричинутакого«поведения» тележки .

13. момент Силы. уСловие равновеСия рычаГа*


Задача 1. К рычагу подвешены три грузика (см . рисунок) .Чемуравнамассавторогогрузика,еслимассыпервогоитре-тьегоравнысоответственно4кги1кг?Рычагнаходитсяврав-новесии .

1 2 3

Дано:m1 4= кгm3 1= кгl a1 4=l a2 2=l a3 6=

РешениеУчитывая,чтокрычагуподвешенытритела,длярешениязадачимынеможемиспользо-

ватьусловиеравновесияввидеF

F

l

l1

2

2

1

= (усло-

виевтакомвидеможноиспользоватьвслу-чае, когда к рычагу приложены две силы) .m2 —?

Поэтомувоспользуемсяправиломмоментов:M M M1 2 3 0+ + = ,

где M m gl1 1 1= , M m gl2 2 2= − , M m gl3 3 3= − — моменты сил тяго-тения,действующиенагрузики1,2и3соответственно(знак«+» или «–» учитывает направление возможного вращениярычагаподдействиемсоответствующихсил),а l a1 4= , l a2 2= ,l a3 6= —плечи этих сил (а—длина«единичного отрезка») .Переписавправиломоментов,получим:

m gl m gl m gl1 1 2 2 3 3 0− − = , 4 2 6 01 2 3m ga m ga m ga− − = .

* Вовсехзадачахданногопараграфавесрычаганеучитывайте,еслине сказано обратного .

53

Окончательнополучим:2 3 01 2 3m m m− − = , m m m2 1 32 3= − .

Проверим единицы: m2[ ] = − =кг кг кг .Определимчисловое значениеискомойвеличины:

m2 2 4 3 1 5{ } = ⋅ − ⋅ = .Такимобразом, m2 5= кг .Ответ: m2 5= кг .

Задача 2. На длинное плечо цирковой подкидной доски нарасстоянии3мотосивращениясталагимнасткавесом500Н .Накакомрасстоянииотосивращениянакороткоеплечодо-скидолжныстатьдваассистентаобщимвесом1500Н,чтобыуравновеситьдоску?

Дано:l1 3= м

1 500 НP =2 1500 НP =

РешениеВоспользуемсяусловиемравновесиярычага:

F

F

l

l1

2

2

1

= , илиP

P

l

l1

2

2

1

= .

Дляискомогорасстоянияполучим:

l lP

P2 11

2

= .

l2 —?

Проверим единицы: l2[ ] = =м мН

Н .


l2 3 1500

1500{ } = ⋅ = .

Такимобразом, l2 1= м .

Ответ: l2 1= м .


13.1. К левому плечу рычага длиной 20 см вертикальновнизприложена сила60Н .Какая силаприложенавертикально вниз к правому плечу длиной 30 см?Рычагнаходится в равновесии .

13.2. Рычагимеетплечидлиной50сми90см .Бо льшаяиздвухвертикальныхсил,действующихнарычаг,равна 180 Н . Чему равна вторая сила, если рычагнаходится в равновесии?

54

13.3. Клевомуплечурычагадлиной50смприложенавер-тикальновнизсила120Н .Определитедлинуправо-гоплеча,есликнемуприложенавертикальновнизсила300Н .Рычагнаходится в равновесии .

13.4. К концам рычага приложены вертикально внизсилы150Ни250Н .Короткоеплечорычагаравно30 см . Какова длина длинного плеча? Рычаг нахо-дится в равновесии .

13.5. Каковвеспервогогруза(см .рисунок),есливесвто-рогоравен40Н?Рычагнаходится в равновесии .

1 2

13.6. Масса первого груза равна 5 кг (см . рисунок) . Ка-ковамассавторогогруза?Рычагнаходитсявравно-весии .

1 2


13.7. Какую вертикальную силу и в каком направлениинужноприложитьвточкеA,чтобырычагнаходил-ся в равновесии (см . рисунок)?

13.8. В какой точке и в каком направлении нужно при-ложитьвертикальнуюсилу8Н,чтобырычагнахо-дился в равновесии?


4Н

F

1Н

F

A

55

13.9. В каком направлении и какую вертикальную силунужноприложитьвточкеA,чтобырычагнаходил-сявравновесии(см .рисунок)?Осьрычагарасполо-жена в точкеO .

2Н

AO

F

13.10. В какой точке и в каком направлении нужно при-ложитьвертикальнуюсилу50Н,чтобырычагнахо-дилсявравновесии?Осьрычагарасположенавточ-кеO (см . рисунок) .

O

5Н

F


13.11. Каковамассакаждогоизгрузов(см .рисунок),еслиобщаямасса грузовравна50кг?

1 2

13.12. Каковамассакаждогоизгрузов(см .рисунок),еслиодинизних тяжелее второгона160Н?

1 2

13.13. Рычаг представляет собой жесткий стержень дли-ной 1,75 м, к концам которого вертикально вниз

56

приложены две силы 300 Н и 750 Н . Где следуетустановитьподпоркуподстрежень,котораяигралабыроль оси вращениярычага?

13.14. Кконцамрычагаподвешеныдвагрузамассой24кги 9 кг . На каком расстоянии от середины рычаганужнорасположитьопору,чтобырычагнаходилсяв равновесии?Длинарычагаравна165 см .

13.15. К концам рычага приложены силы 36 Н и 12 Н,направленные вниз . Точка опоры расположена на10 см ближе к одному из концов рычага . Каковадлинарычага, если оннаходится в равновесии?

13.16. Рычагпредставляетсобойжесткийстерженьдлиной2м,одинизконцовкоторогоопираетсянакрайсто-ла .На расстоянии 50 см от края на стержне виситгрузмассой50кг .Гдеивкакомнаправлениинуж-но приложить к рычагу вертикальную силу 125 Ндля того, чтобыоннаходилсяв равновесии?

13.17. Если ящик подвешен к левому плечу неравнопле-чего рычага, то его уравновешивают, подвешиваяк правому плечу груз массой 6 кг . Если же ящикподвешен к правому плечу рычага, то его уравно-вешивают,подвешиваяклевомуплечугрузмассой24кг .Каковамассаящика?

13.18. Масса второго груза равна 2 кг, масса третьего —6кг (см . рисунок) .Каковамассапервого груза?

1 32


13.19. Масса первого груза равна 10 кг, масса второго—2кг (см . рисунок) .Каковамассарычага?

1 2

57

13.20. Чтобыизмеритьмассулинейки,наодиниз еекон-цов положили грузикмассой 15 г и установили накруглыйкарандаш,лежащийнастоле .Линейказа-нимаетгоризонтальноеположениеинекасаетсяпо-верхностистола,расстояниеотсвободногокраяли-

нейкидокарандашасоставляет2

3 еедлины .Опре-

делитемассулинейки .

13.21. Доскамассой20кглежит,опираяськраяминадвеподставки .Скакойсилойонадействуетнаподстав-ки,еслинадоскупоставиливедроскраскоймассой

15 кг на расстоянии, равном1

5 длины доски от ее

середины?

13.22. Еслинавысокийшкафдействоватьгоризонтальнойсилой на уровне ножек, то он будет скользить пополу .Еслиженашкафподействоватьгоризонталь-нойсилойвозлеверхнегокрая,тоон,скореевсего,опрокинется . Чем объясняется такое «поведение»шкафа?

14. блоки*


Задача.Нарисункеизображенасистемаблоков,ккоторымподвешенгрузмас-сой100кг .Сколько в нейподвижныхблоков и сколько неподвижных? Ка-кой силой F можно удержать систе-му блоков в равновесии? Чему равнасиланатяженияверевока,b,c?Какойвыигрыш в силе дает система блоков?На какую высоту опустится точка D,если грузподниметсяна50 см?

F

aD

b

с

* Во всех задачах данного параграфа весом блоков и трением пре-небречь, еслине сказано обратного .

58

Дано:m =100 кг

50 см 0,5h = = мН

кг10g =

РешениеСистемаблоковсостоитиздвухподвижныхи одногонеподвижного блоков .

Подвижныйблок,ккоторомуподвешенгруз,даетвыигрышвсилев2раза,значит,

Fa

mg=2

.

Подвижный блок, к которому подвеше-на веревка a, также дает выигрыш в силев 2 раза, значит,

Fb

mg=4

.

Черезнеподвижныйблокперекинутаве-ревкаb .Поэтому

F—?Fa —?Fb —?Fc —?mg

F—?

hD —?

F Fc b

mg= =22

.

ВточкеВподвешенаверевкаb .СилаF—силанатяжения

этой веревки, и она в 4 раза меньше веса груза F Fb

mg= =4

.

Восколькоразмыполучаемвыигрышвсиле,востолькораз

проигрываемв расстоянии: h hD

mg

F= .


Fa[ ] = =кг НН

кг, Fb[ ] = =кг Н

Н

кг,

Fc[ ] = =кг НН

кг, F[ ] = =кг Н

Н

кг,

hD[ ] = =Н

Нм м .


F mga{ } = =0 5 500, , F mgb{ } = =0 25 250, ,

F mgc{ } = =0 5 500, , F mg{ } = =0 25 250, .

h hD

mg

mg{ } = =

0 252

, .

Ответ:системаблоковсостоитиздвухподвижныхиодно-гонеподвижногоблоков;выигрышвсилеравен4, Fa =500Н,Fb =250Н, Fc =500Н, F =250Н, hD =2м .

59


14.1. КакуюсилуFнужноприложить,чтобыспомощьюблока,изображенногонарисунке,поднятьгрузмас-сой70кг?

14.2. Грузподнялина2мспомощьюблока,изображенно-гонарисунке .Насколькоопустилсяконецверевки?

14.3. Какойвыигрышвсиледаетсистемаблоков,изобра-женнаянарисунке?

14.4. Какуюсилунужноприложитьк свободномуконцуверевки (см .рисунок), есливес грузаравен400Н?

14.5. Насколькоподниметсягруз(см .рисунок),еслисво-бодныйконецверевкиопуститсяна72 см?

F

F

К задаче 14.1 К задаче 14.2 К задачам 14.3–14.5


14.6. С какой целью используют неподвижные блоки?Даютлионивыигрышвсиле?Приведитепримерыихприменения .

14.7. Скакойцельюиспользуютподвижныеблоки?Даютли они выигрыш в силе? Приведите примеры ихприменения .

14.8. С какой целью подвижный блок чаще используютвкомбинации снеподвижным?

14.9. Грузравномерноподнимают(см .рисунок) .Сравни-те силу натяжения веревки F, перекинутой черезнеподвижныйблок,свесомгруза .Рассмотритеслу-чаи,когдавосиблоканеттренияикогдаоноесть .

14.10. Груз равномерно опускают (см . рисунок) . Сравни-те силу натяжения веревки F, перекинутой через

60

неподвижныйблок,свесомгруза .Рассмотритеслу-чаи,когдавосиблоканеттренияикогдаоноесть .

14.11. Система блоков находится в равновесии (см . рису-нок) .Сравнитевесцентральногоикрайнихгрузов .

14.12. Начертитесистемублоков,дающуювыигрышвсилев 4 раза .


14.13. Какую силу нужно приложить, чтобы с помощьюподвижного и неподвижного блоков (см . рисунок)поднять груз массой 200 кг, если масса подвижно-го блокаравна5кг?Трение в осях отсутствует .

14.14. Груз какой массы поднимают с помощью системыподвижного и неподвижного блоков (см . рисунок)с силой F, равной 150 Н, если масса подвижногоблокаравна5кг?Трение в осях отсутствует .

14.15. Может ли подвижный блок дать выигрыш в пере-мещении?Будетлипри этомвыигрышв силе?От-вет объясните с помощьюрисунка .

F

К задачам 14.9, 14.10, 14.21 К задаче 14.11

F

К задачам 14.13, 14.14

14.16. Грузподнимаютспомощьюневесомогоподвижногоблока (см . рисунок), прикладывая силу F, равную200Н .Каковамасса груза?

14.17. Нарисункеизображенворот,состоящийизжесткосоединенныхручкииблока .Грузкакоймассымож-но поднимать с помощью этого ворота, приклады-ваясилу100Н?Длинаручкиворотав4разаболь-шерадиуса блока .

61

14.18. Какойвыигрышвсиледаетсистемаблоков,изобра-женнаянарисунке?Чемуравнасиланатяженияве-ревкиb, еслимасса грузаравна40кг?

К задаче 14.17К задаче 14.16


F

F

F

b

aA

c

14.19. Точкаопорыделитрычагв отношении4:1 (см .ри-сунок) .Каковамассавторогогруза,еслимассапер-вогоравна40кг?Массойрычагапренебречь .

14.20. Рычаг, длина которого равна 90 см (см . рисунок),находится в равновесии . На каком расстоянии отосивращения(точкаO)подвешенвторойгруз?Мас-сы грузов равны соответственно 8 кг и 12 кг .Мас-сойрычагаможнопренебречь .


1

1

2

2

B

A

O

62


14.21. В оси неподвижного блока (см . рисунок с . 60) дей-ствуетсилатрения,моменткоторойравен20 Н м⋅ .Радиусблокаравен20см,массагруза—40кг .Ска-койсилойнужнотянутьверевку,чтобыравномерноподниматьгруз?Какойминимальнойсилойможноудерживать этот груз впокое?

14.22. Можно ли с помощью одного подвижного и одно-го неподвижного блоковполучить выигрышв силев 4 раза?Ответ объясните с помощьюрисунка .

14.23. Однородный брус длиной 1 м подвешен, как пока-занона рисунке .Леваянить закрепленана рассто-янии 30 см от левого конца бруса . На каком рас-стоянии от правогоконца бруса закрепленаправаянить?

14.24. Горизонтальнаябалка(см .рисунок),кправомукон-цу которой подвешен груз массой 4m, уставленамеждуупорами .ДлинабалкиL, расстояниемеждуупорами l,массабалкиm .Какнужнорасположитьбалку, чтобы на левый упор действовала силаmg?


63

15. давление и Сила давления. единицы давления


Задача. На столе стоит медный куб с ребром длиной 10 см .Какое давление он создаетна стол?

Дано:10 см 0,1a = = м

ρ = ⋅8 9 103, кг/м3

Н

кг10g =

РешениеМасса куба определяется по формулеm V a= =ρ ρ 3, гдеa—длинаребракуба .

По определениюдавления pF

S= .

p—?

Подставивформулы S a= 2 та F mg= вформулудавления,по-

лучим p agF

S

mg

a

Vg

a

a g

a= = = = =

2 2

3

2

ρ ρ ρ .


p[ ] = ⋅ ⋅ = =кг

мм

Н

кг

Н

мПа

3 2 .

Определимчисловое значениеискомойвеличины:p{ } = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅8 9 10 0 1 10 8 9 103 3, , , .

Такимобразом, p = ⋅8 9 103, Па .Ответ: p = ⋅8 9 103, Па .


15.1. Зачем затачиваютлезвияножей?

15.2. Стоянаполу,мальчикподнялногу .Какизменилидавлениеисиладавления,создаваемыемальчиком,напол?

15.3. Мальчик сел на пол в спортивном зале . Как изме-нилидавлениеисиладавления,создаваемыемаль-чиком,напол?

15.4. Какую силу давления и давление создает на опоруплощадью400см2тело,массакоторогоравна12кг?

15.5. Какое максимальное давление может создавать са-пожник, когда шилом прокалывает кусок кожи?Масса сапожника равна 80 кг, толщина острияшила—0,25мм2 .

64


15.6. Почемунамягкомдиванележатьнамногоудобнее,чемна твердомполу?

15.7. Мальчикпереселсошкольногостулавмягкоекрес-ло .Какизменяютсясиладавленияидавление,соз-даваемыемальчиком?

15.8. Еслиизготовитькреслоизтвердогопластика,точноповторяющее форму человеческого тела, то сидетьвнембудет такжеудобно,каки вмягкомкресле .Почему?

15.9. Индийскиефакирымогутлежатьна острыхлезви-ях . Что нужно сделать факиру, чтобы уменьшитьриск порезать кожу спины: уменьшить или увели-читьколичестволезвий?

15.10. Лопатой, ширина режущего края которой равна20см,атолщина—0,2мм,вскапываютземлю .Ка-кое давление создаетлопатанапочву, если ее вты-каютв землюс силой400Н?

15.11. Человекмассой90кгстоитналыжахдлиной1,8ми шириной 10 см . Какое давление человек создаетна снег?

15.12. Оставляетлиженщинав обувинашпилькевмяти-ны на асфальте, если поверхность асфальта выдер-живает давление 1МПа?Площадьшпильки равна1 см2, масса женщины— 50 кг, на одну шпильку

приходится1

4 весаженщины .

15.13. Индийскиефакирымогутлежатьна острыхлезви-ях .Какойдолжнабытьграницапрочности(предель-ноедавление)кожифакира, еслионможетлежатьнапятидесятидлинныхострыхлезвиях?Массафа-кира равна 60 кг, длина каждого лезвия— 60 см,толщина—0,2мм .

15.14. Какова масса тела, создающего на пол давление1000Па?Площадь опорытеларавна250 см2 .

15.15. Снежныйпокроввыдерживаетдавление2кПа .Ка-кой должна быть максимальная масса лыжника,

65

чтобыоннепроваливалсявснег?Шириналыжрав-на10 см, длина—1,6м .

15.16. Человек массой 120 кг стоит на лыжах длиной1,6 м . Какова ширина лыж, если давление, созда-ваемоечеловеком,равно6кПа?

15.17. Грузовиксоздаетдавлениенадорогу50МПа .Како-вамассагрузовика,еслиплощадьсоприкосновенияс дорогой каждого из четырех колес равно 20 см2?

15.18. Снежный покров выдерживает давление 2 кПа .Какой длины лыжи нужно взять лыжнику массой80кгнапрогулку,чтобыоннепроваливалсявснег?Шириналыжравна12,5 см .

15.19. Во сколькоразизменяет свое давлениеналедхок-кеист, падающий во время матча?Ширина лезвияконьковравна4мм,длиначастилезвия,котороесо-прикасается со льдом,— 25 см, площадь соприкос-новения сольдомупавшегохоккеиста—0,2м2 .

15.20. На столе стоят два сплошных кубика, изготовлен-ныхиз одногоматериала .Ребро одногоизкубиковв 3 раза больше ребра второго . Какой из кубиковимеет больший вес?Какой из них создает большеедавлениена стол? во сколькораз?

15.21. На столе лежат три одинаковых бруска (см . рису-нок)размерами2 см 4 см 10 см× × имассой800г .Ка-кое давление бруски создаютна стол?

1 2 3


15.22. Для чего, съезжая на автомобиле с дороги на рых-лыйгрунт,водителиуменьшаютдавлениевшинах?

15.23. Каким было бы давление колес вагонов на рельсы,если бы колеса и рельсы при соприкосновении недеформировались?

66

15.24. Толкните стальной шарик на поверхности столаинапесчанойдорожке .Вкакомиз случаевшарикпрокатитсядольше?Почему?

15.25. Зачем, двигаясь по дороге с твердым покрытием,следует увеличить давление в шинах автомобиля?

15.26. Входедорожныхработнадорогууложилислойас-фальта толщиной 5 см . Какое давление создает ас-фальт на дорогу, если его плотность равна 2 т/м3?

15.27. На столе лежит стальная пластинка толщиной10 см .Какое давление она создаетна стол?

15.28. На столе лежат две книги . Если книги положитьоднунадругую,тоонибудутсоздаватьдавлениеили200Па,или300Па .Каковаплощадьбольшейкни-ги, еслименьшаяимеетразмеры15 см× 20 см?


15.29. На столе стоят два цилиндра (см . рисунок) . Пер-вый изготовлен из дерева плотностью 600 кг/м3 .Он в 2 раза выше второго, но в 2 раза меньше подиаметру .Цилиндры создают одинаковое давлениена стол . Для какого из цилиндров сила давлениябольше? Определите плотность второго цилиндра .

1 2

15.30. На столе стоит сплошной стальной куб массой62,4 кг . Какое давление он создает на поверхностьстола?

15.31. Вавтосалонерядомсвыставочнымавтомобилемсто-итеготочнаякопия .Онав27разменьшеоригина-ла .Восколькоразотличаютсясиладавленияидав-ление, создаваемыеавтомобилеми егокопией?

67

16. давление ГаЗов и жидкоСтей


Задача. У подножия водонапорной башни сорвало водопро-водный кран . С какой силой нужно прижимать заглушкук образовавшемуся отверстию, чтобы вода не лилась? Высо-та башниравна25м,площадь отверстия—4 см2, плотностьводы—1000кг/м3 .

Дано:h = 25 мS = =4 0 00042 2см м,ρ =1000 кг м3/

g =10 Н

кг

РешениеСила, которую нужно приложить к за-глушке, должна уравновесить силу дав-ленияводы:

F pS= .Давление столба воды высотой h на-

ходимпоформуле p gh= ρ .Окончательнополучим:

F ghS= ρ .

F—?


F[ ] = ⋅ ⋅ ⋅ =кг

м

Н

кгм м Н

32 .

Определимчисловое значениеискомойвеличины:F{ } = ⋅ ⋅ ⋅ =1000 10 25 0 0004 100, .

Такимобразом, F =100Н .Ответ: F =100Н .

1-й уровень сложности 16.1. Еслислабонакачанныймячполежитнасолнце,то

становится более упругим .Почему? 16.2. Еслинакачатьавтомобильныешины,давлениевну-

тринихувеличивается .Почему? 16.3. Если пустую пластиковую бутылку закупорить

и вынестинамороз, то онаначнет сжиматься .Чтоявляетсяпричиной такого сжатия?

16.4. Привозведениикакоймногоэтажкинужноисполь-зоватьболеепрочныеводопроводныетрубы:девятьэтажейилишестнадцать?Почему?

16.5. Какоеминимальноедавлениедолжнавыдерживатьвертикальная труба, наполненная водой, высотой12м?

68

16.6. В дне цистерны есть кран, через который сливаютнефть, когда цистерну необходимо освободить . Ка-коедавлениесоздаетнакраннефть,еслиееуровеньсоставляет2мнад дномцистерны?

16.7. Изшахты глубиной 500м надо откачать воду .Ка-кое давление должен создавать насос, расположен-ныйна днешахты?


16.8. Чтобыустранитьвмятинунатеннисномшарике,егоможнонанекотороевремяпогрузитьвгорячуюводу .Чтовытеснитизнутривмятуюповерхностьшарика?

16.9. Колба открытым горлышком погружена в сосудсводой(см .рисунок) .Изменитсялиположениепо-верхности воды, если колбу подогреть? Объяснитепочему .

16.10. На первом этаже многоэтажного здания давлениеводыв водопроводе составляет0,2МПа .Определи-тедавлениенапятомэтаже,есливысотаэтажарав-на3м .

16.11. На третьем этаже многоэтажного здания давлениеводы в водопроводе равно 0,12 МПа . Определитедавление на первом этаже, если высота этажа рав-на3м .

16.12. Скакойсилойприродныйгаздавитнакруглуюза-слонкугазовогокрана,еслидавлениевтрубедости-гает2МПа, а диаметр заслонкиравен10 см?

16.13. Какую силу нужно приложить, чтобы вытянутьпробкусоднабассейна?Глубинабассейнаравна4м,радиуспробки—4 см .

16.14. В цилиндрическую мензурку налито 625 г воды .Какоедавлениесоздаетводанадномензурки,еслиплощадьднаравна2,5 см2?

69


16.15. Стеклянный или металлический герметичный бал-лоноченьопаснобросатьвкостер,дажеесливбал-лоне обычныйвоздух .Объяснитепочему .

16.16. Почему лампы накаливания заполняют инертнымгазом при давлении, которое значительно меньшеатмосферного?

16.17. Изменяетсялидавлениенадно ванны,когдачело-веккупается?Еслиизменяется, топочему?

16.18. В большой стакан с водойпогрузилименьший ста-кан так, что он плавал, не касаясь стенок больше-гостакана .Изменитсялидавлениеводывбольшемстаканепослепогружениявнегоменьшего?

16.19. Какойконецгоризонтальнойстекляннойтрубки,за-паяннойсобеихсторон,нагрели,еслинаходящаясявнутри капля ртути передвинулась вправо (см . ри-сунок)?Чтобудетпроисходитьдальшепомеревы-равнивания температурытрубки?

16.20. Встакансводойпогрузилистекляннуютрубку .За-темзакупорилиееверхнийконеци,зажавпальцемнижний, вытянули трубку из воды и перевернули(см . рисунок) .Какизменится высота столбика воз-духамеждупробкойи водойв трубке?


h1

h2

16.21. Еслиоткрытуюпластиковуюбутылкусводойперевер-нуть,томожнозаметить,какпомеревытеканияводыстенкибутылкисжимаются .Почемуэтопроисходит?

16.22. Вдвасосуданалилиразныежидкостидоодинаково-гоуровня(см .рисунок) .Силадавлениянаднососу-довоказаласьодинаковой .Одинаковылиплотностижидкостей?Еслинет, то в каком сосуденаходится

70

болеегустаяжидкость?Восколькоразееплотностьбольше плотности другой жидкости? Площадь днасосуда 2 большеплощади дна сосуда 1 в 1,25 раза .

16.23. Вдвасосуда(см .рисунок)налилиодинаковоеколи-чествоводы .Одинаковалисиладавлениянадносо-судов?Одинаковолидавление?Еслинет,товкакомсосуде оно больше и во сколько раз? Площадь днасосуда 2 больше площади дна сосуда 1 в 1,5 раза .

16.24. Аквариум,имеющийформукуба,заполняютводойнаполовину .Во сколькораз силадавленияна однубоковуюповерхностьменьшесилыдавлениянадноаквариума?

16.25. Герметичная дверь высотой 2 м и шириной 80 смотделяетсоседниепомещениявнутрикорабляивы-держивает максимальную силу давления 4 кН .До какой высоты может дойти уровень воды в со-седнем помещении, чтобы дверь не разрушилась?

16.26. В ванную с водой погрузили два одинаковых пла-стиковых сосуда вверх дном:первый— герметиче-скизакрытый,авторой—открытый(см .рисунок) .Стенкисосудапридостижениидавления1000Пана-чинают деформироваться . Какой из сосудов и накакой глубине начнет деформироваться первым?

К задаче 16.22 К задаче 16.23 К задаче 16.26

1 12 2

1 2


16.27. Доодноголиуровняследуетналитьводувдвасосу-да, чтобы было одинаковымдавление на дно? силадавления на дно? Площадь дна одного сосуда рав-на площади горлышка второго сосуда, и наоборот .

1 2

71

16.28. Вцилиндрическуюмензуркуналитыводаимашин-ноемасло .Общаявысотажидкостейустановиласьнауровне20см .Каковавысотастолбиковмаслаиводы,еслиобщеедавлениежидкостейнадноравно1750Па?

16.29. Черездвойнуютрубкувстаканскеросиномиводойвдувают воздух (см . рисунок) .Пузырькиначинаютпоявлятьсявозленижнегокраятрубокодновремен-но .Встаканескакойжидкостьюееуровеньниже?на сколько?В водупогружено20 см трубки .

16.30. Настолестоитсосуд,имеющийформуполусферыра-диусомR(см .рисунок) .Крайсосудаплотноприлега-еткстолу .Вверхнейточкесосудамаленькоеотвер-стие,черезкотороеналиваютводу .Определитемассусосуда,прикоторойиз-поднегоможетвытекатьвода .

R


17. Закон ПаСкаля. СообщаЮщиеСя СоСуды


Задача.ВлевоеколеноU-образнойтрубки,вкоторуюпредварительноналитавода,до-ливаютмашинноемасло(см .рисунок) .Вы-сотыжидкостей установились с разностью2 см .Какова высота столбикамасла?

Дано:∆h = =2 0 02см м,

ρв3кг м=1000 /

ρм3кг м= 800 /

РешениеМасло имеет меньшуюплотность, и поэтомууровень воды в правомколене будет ниже, чемуровеньмасла в левом .hм

—?

масло

вода

hм

hв

A B

Dh

72

ВоспользуемсязакономПаскаля:наодномгоризонтальномуровневоднороднойжидкостидавлениеодинаково .ЗатакойуровеньвозьмемуровеньАВ .ВточкеАстолбикмасласоздаетдавление p ghA = ρм м, а в точке В столбик воды— p ghB = ρв в .Столбикисоздаютодинаковыедавления: p pA B= .Разностьвы-сот этих столбиков h h hм в− = ∆ .

Учитывая это,можем записать:

h hp

gB

мв

− =ρ

∆ , h h hg

gм мм

в

− =ρρ

∆ .

Окончательнополучим:

h hмв

в м

=−ρ

ρ ρ∆ .


hм

кг

мкг

м

кг

м

м м[ ] = ⋅ =−

3

3 3

.


hм{ } = ⋅ =−

1000

1000 8000 02 0 1, , .

Такимобразом, hм м= =0 1, 10 см .

Ответ: hм =10 см .


17.1. Наводу,налитуювцилиндрическийсосуд,положи-ли поршень и нажали на него . Изменится ли силадавления на дно сосуда? Зависит ли это изменениеот высотыналитойжидкости?

17.2. Впластиковуюбутылкусводойвставленастеклян-ная трубка (см . рисунок) . Что будет происходить,еслинажатьна бутылку?

17.3. Нарисункепредставленасхемаподводнойпещеры .Сравнитедавление водыв точкахА,В иС .

17.4. Порисункуобъяснитепринципдействияизмерите-ляуровняводывсадовомбакедляполиваогорода .

73

К задаче 17.4К задаче 17.225м

15м

9м

A B


C

17.5. Одинаковолидавлениевточках2—5 (см . рисунок) внутри под-воднойпещерыПетек (Турция)?


17.6. Можноливневесомостивыжатьзубнуюпастуиз тюбика?

17.7. Давлениеводынаднососуда(см .рисунок)вточкеCравно700Па .Какое давление на дно вода соз-дает в точкахA,B?

17.8. Колба с водой плотно закупоре-на .Черезпробкупропущеныдветрубки (см . рисунок) . Что будетпроисходить, если мальчик нач-нет дуть в трубку a? трубку б?

а

бh

A B C

0,3h

0,7h


1

2

3

4

5


74

17.9. В медицинских учрежденияхдляопределенияобъемалегкихчеловека используются спи-рометры . Одна из возможныхконструкций спирометра изо-бражена на рисунке . Объясни-тепринцип ее действия .

17.10. В сосуды налита вода . Каквидно из рисунка, объем водыв правом сосуде больше, чемв левом .Начнет лииз него пе-ретекать вода в левый сосуд,если открытькран?

17.11. В сосуды налита вода . Как видно из рисунка, ле-выйкрайтрубки,соединяющейсосуды,расположенвыше правого .Начнет ли перетекать вода по труб-ке, если открытькран?


17.12. В сообщающиеся сосудыналита вода .В правое ко-ленодоливаютмасло .Вкакомколенеуровеньжид-кости будет выше?

17.13. Объяснитепорисунку,какспомощьюгибкойтруб-кисводойопределяют,одинаковлиуровеньфунда-мента в строящемся здании .

Гидроуровень


75

17.14. В U-образную трубку налита вода (см . рисунок) .Давление в сосудеА равно5кПа .Каководавлениев сосудеВ?

17.15. Давление в сосуде А (см . рисунок) равно 120 кПа,в сосудеВ—147,2кПа .Какаяжидкостьнаходит-ся вU-образной трубке?

см

–20–10

01020

A B

К задачам 17.14, 17.15


17.16. Всосудыналитыкеросинивода(см .рисунок) .Нач-нетлитечьжидкостьпотрубке,еслиоткрытькран?Еслида, то вкакую сторону?

17.17. Всосудыналитыводаимашинноемасло .Начнетлитечьжидкостьпотрубке,еслиоткрытькран?Еслида, то вкакую сторону?


кер

осин

вода

вода

маш

ин-

ное

масло

17.18. Всообщающиесясосудыналитавода(см .рисунок) .В один из сосудов погружают небольшой деревян-ныйшарик .Изменитсялиуровеньводывсосудах?давлениена дно сосудов?

17.19. Всообщающиесясосудыналитавода(см .рисунок) .В один из сосудов погрузили небольшой камешек .

76

Изменился ли уровень воды в сосудах? давлениеводына дно сосудов?


17.20. Вкакойпоследовательностинужнооткрыватьиза-крывать ворота шлюза (см . рисунок), чтобы суднопрошлочерезшлюзвнизпо течению?

1 23

4

17.21. Вправоеилевоеколенасообщающихсясосудовна-литыводаикеросин .Каковоотношениевысотжид-костей в коленах, еслижидкости находятся в рав-новесии?

17.22. Водноизколенсообщающихсясосудовналитавода,высота столбикакоторойравна25 см .Какой высо-тыдолженбытьстолбикмаславовторомколенесо-судов, чтобы жидкость находилась в равновесии?

17.23. ВU-образнуютрубкуналитартуть .Вколено,распо-ложенноеслева,доливают20смкеросина .Скольководынадо долить в колено, расположенное справа,чтобыповерхностиртути вколенах былина одномуровне?


17.24. U-образную трубку налита ртуть (см . рисунок) .В трубку, расположенную справа, доливают 20 смкеросина .Скольководынадодолитьвтрубкуслева,

77

чтобыповерхностикеросинаиводывтрубкахбылина одномуровне?

17.25. В U-образной трубке уровень воды на 25 см нижекраятрубки .Водноизколентрубкипонемногудо-ливаютмасло .Насколькобудутотличатьсяуровнижидкостей в коленах, когда в одном из них жид-кость дойдет докрая?

17.26. Вцилиндрических сообщающихся сосудах,площа-ди сечения которых относятся как 1:2, находитсявода (см . рисунок) .В болееширокий сосуд долива-ют 9 см керосина .На сколько поднимется уровеньводывболееузкомсосуде?Керосинвэтотсосуднепопадает .

17.27. Сообщающиеся сосуды частично заполнены водой(см .рисунок) .Доверхнегокраяводанедоходитна20 см . В средний сосуд наливают 10 см керосина .Накакомрасстоянииотверхнегокраясосудауста-новится уровень керосина? Диаметр среднего сосу-да в 1,5 раза больше, чем диаметр боковых . Керо-син в боковые сосудынеперетекает .

К задаче 17.26К задаче 17.24 К задаче 17.27

вода

кер

осин

ртуть

78

18. атмоСферное давление. барометры. ЗавиСимоСть давления атмоСферы от выСоты


Задача 1. Ныряльщик нырнул на 30м .Какое давление дей-ствуетнанего?

Дано:h =30 мρв

3кг м=1000 /Н

кг10g =

РешениеНа глубине на ныряльщика действуютдавление столба воды высотойh и по за-кону Паскаля к нему добавляется атмо-сферное давление pа .Окончательнополучим:

p p gh= +а вρ .p—?

Проверим единицы: p[ ] = + ⋅ ⋅ =Па м Пакг

м

Н

кг3 .

Определимчисловое значениеискомойвеличины:p{ } = + ⋅ ⋅ = ⋅10 1000 10 30 4 105 5 .

Такимобразом, p = ⋅4 105 Па .Ответ: p = ⋅4 105 Па .

Задача 2. Какое давление показывает барометр, установлен-ный на крыше небоскреба высотой 250м?Атмосферное дав-ление возле его подножияравно 760ммрт . ст ., температуравоздуха—0 °С .Дано:h =250 м

а 760p = ммрт . ст .= =100 кПа

РешениеПлотность воздуха при 0°С равна1,29 кг/м3 . Атмосферное давление навысоте 250 м должно быть ниже атмо-сферногонатодавление,котороесозда-ет столб воздуха высотой250м:

p—?

p p gh= −а вρ .

Проверим единицы:p[ ] = − ⋅ ⋅ =Па м Па

кг

м

Н

кг3 .

Определимчисловое значениеискомойвеличины:p{ } = − ⋅ ⋅ =10 1 29 10 250 967755 , .

Такимобразом, 96775 Па 733p = ≈ ммрт . ст .Ответ: 733ммрт . ст .

79


18.1. В какой части трубки Торричелли давление самоевысокое?Чемуоноравно?

18.2. Гдеатмосферноедавлениебольше:напервомэтаженебоскребаилина сотом?

18.3. Что прижимает к стеклу (или другим гладким по-верхностям)резиновыеприсоски?

18.4. Почемужидкостьвшприцеподнимается,когдапод-нимаетсяпоршеньшприца?

18.5. Чтобы обеспечить большую прочность кинескоповтелевизоров,ихизготовляютизоченьтолстогостек-ла . Зачем надо делать корпусы кинескопов проч-ными?

18.6. Выразитедавление200кПавмиллиметрахртутно-го столба .

18.7. Выразите давление380ммрт . ст . вкилопаскалях .


18.8. На рисунке изображена стеклян-ная трубка с резиновой грушей .Как с помощью этого простогоприбораможнобратьпробыжид-костей?

18.9. На людей действует атмосферное давление . Силадавлениянакаждыйквадратныйсантиметрповерх-ностителасоставляет10Н .Поче-мулюдине ощущают его?

18.10. Силадавлениявоздуханаповерх-ность ученической парты превы-шает 70кН .Почемуне наблюда-ются последствия действия этойсилы?

18.11. Нарисункеизображенстратостатнаразныхвысотах .Какойизслу-чаев а, б соответствует меньшейвысоте? а б

80

18.12. Почему из бутылки с газированной водой, откры-той в глубокойшахте, не выходят пузырьки газа?

18.13. Почемубутылкасгазированнойводойявляетсяис-точникомопасностиприполетенавоздушномшаре?

18.14. Каково атмосферное давление возле подножия не-боскреба, если на его крыше барометр показывает750ммрт .ст .?Высотанебоскребаравна300м,тем-пература воздуха0 °С .

18.15. Барометр перенесли со днашахты на поверхность,приэтомонзафиксировализменениедавленияс770до745ммрт .ст .Каковаглубинашахты?Темпера-тура воздуха0 °С .

18.16. Какой барометр более чувствителен: ртутный иливодяной?

18.17. Выразитедавление550ммрт .ст .всантиметрахвод-ного столба .

18.18. Выразитедавление250смводногостолбавмилли-метрахртутного столба .

18.19. Кашалотымогутпогружатьсявтолщуводыдо1км .Восколькораздавлениеводынаэтойглубиневышеатмосферного?


18.20. Можно ли, поднимая поршень шприца, набратьжидкость на космической станции в условиях не-весомости?Ответпоясните .

18.21. МожнолипровестиопытТорричелливусловияхне-весомости?Ответпоясните .

18.22. Будет ли передвигаться капелька ртути в стеклян-ной трубке (см . рисунок) по мере нагревания кол-бына бортукосмической станциивусловияхневе-сомости?

18.23. Еслинагретьрукамиколбу,токапелькартутивсте-клянной трубке начнет передвигаться вправо, еслиохладить — влево (см . рисунок) . Можно ли этотприборпроградуироватьииспользоватькак термо-метр?

81

18.24. На рисунке изображена схема модели анероида .Куда будет передвигаться конец стрелки, если ат-мосферноедавлениеувеличится?уменьшится?

К задачам 18.22, 18.23 К задаче 18.24

18.25. Еслив трубкеТорричеллина высоте660ммотпо-верхности ртути в чашке сделать отверстие и на-крытьеготонкойрезиновойпленкой(см .рисунок),как она будет«вести себя»?

18.26. ВтрубкеТорричелли(см .рисунок)вточкеАнавы-соте500ммотповерхностиртутивчашке сделалиотверстиеплощадью10мм2 .Какуюсилуивкакомнаправлении нужно приложить к пробке, котораязакрыла бы это отверстие?

18.27. Взапаяннойсоднойстороныстекляннойтрубкенахо-дитсястолбикртути(см .рисунок) .Каковаеговысота,есливоздухвнутритрубкисоздаетдавление590ммрт .ст .,аатмосферноедавлениеравно740ммрт .ст .?

A

К задаче 18.25 К задаче 18.26 К задаче 18.27

18.28. В известном эксперименте с магдебургскими полу-шариями 16 лошадей (по 8 с каждой стороны) несмоглиоторватьполушариядруготдруга .Акакуюсилу нужно приложить к полушариям, чтобы ихоторвать?Внутриполушарийдиаметром35,5смсо-

здавалосьразряжениев1

8атмосферногодавления .

82


18.29. В среднем стакане содержится ртуть, в боковых—вода (см . рисунок) . Какое разряжение должен соз-давать воздушный насос и чему равна высота рту-ти в средней трубке?

18.30. Из воды вынимают вверх дном легкие стаканчики(см . рисунок) .Чтобыполностьюих вынуть, нужноприложитьсилу .Ккакомустаканчикунужнопри-ложить большую силу? Высоты стаканчиков отно-сятсякак1:2, а диаметры—как3:1 .

900м

мк насосу


18.31. Из верхней пробирки вытекает вода (см . рисунок) .Как«ведет себя»нижняяпробирка?

18.32. Каков вес атмосферыЗемли?

18.33. В стакан с водойпогрузиликороткимконцомвнизтрубку, полностью заполненную водой (см . рису-нок) .Какбудет«вести»себявдальнейшемповерх-ность водыв стакане?


83

19. манометры. ГидравличеСкие маШины. наСоСы


Задача 1. Большой поршень гидравлического пресса сжима-ет деталь с силой 2МН . С какой силой нужно нажимать намалый поршень пресса? Сколько ходов нужно сделать мало-мупоршню,чтобыбольшойпередвинулсяна4 см?Площадибольшого и малого поршней равны 40 дм2 и 20 см2 соответ-ственно,ходмалогопоршня—20 см .

Дано:F1 2= МНh1 4= см

2 21 40 дм 0,4 мS = =

2 22 20 см 0,002 мS = =

∆h2 20= см

РешениеОтношениесил,действующихнаболь-шой и малый поршни гидравлическо-го пресса, равно отношениюплощадейэтихпоршней:

F

F

S

S1

2

1

2

= .F2 —?N—?

Для силы, с которой нужно действовать на малый пор-шень,получим:

F FS

S2 12

1

= .

Жидкость (обычно это масло) практически несжимаема,следовательно,сколькомаславытеснитмалыйпоршеньизма-логоцилиндра, столькожемаслапопадет в большой: V V2 1= .Объем V2 малыйпоршень вытеснит заN ходов: V N h S2 2 2= ∆ .ПоэтомудляN получим:

V N h S1 2 2= ∆ , h S N h S1 1 2 2= ∆ , Nh S

h S= 1 1

2 2∆ .


F2[ ] = ⋅ =Н Нм

м

2

2, N[ ] = =⋅

⋅м м

м м

2

21 .


F26 42 10 1 10

0 002

0 4{ } = ⋅ ⋅ = ⋅,

,, N{ } = =⋅

⋅0 04 0 4

0 2 0 00240

, ,

, , .

Такимобразом, 42 1 10 Н 10 кНF = ⋅ = , N = 40 .

Ответ: 2 10 кНF = , N = 40 .

84

Задача 2.Какоемаксимальноедавлениевводопроводеможетобеспечитьвсасывающийнасос,еслиподаетводунавысоту5м?

Дано:h =5 мpа=100 кПаρв=1000кг/м3

Н

кг10g =

РешениеВсасывающий насос поднимает воду благо-даря атмосферному давлению . Потому дав-ление, которое он создает в водопроводе,—эторазностьмеждуатмосфернымдавлениеми давлением столба водыв трубкенасоса:

а в .p p gh= −ρp—?Проверим единицы:

p[ ] = − ⋅ ⋅ =Па м Пакг

м

Н

кг3 .

Определимчисловое значениеискомойвеличины:p{ } = − ⋅ ⋅ ⋅10 1000 10 5 = 105 45 .

Такимобразом, 45 10 Па 50 кПаp = ⋅ = .Ответ: 50 кПаp = .


19.1. На какую высоту можно поднять воду с помощьювсасывающегонасоса?

19.2. Какую силу нужно приложить к малому поршнюгидравлического пресса, чтобы он развивал усилие200 кН? Отношение площадей малого и большогопоршней составляет1:100 .

19.3. Какоеусилиеразвиваетгидравлическийпресс,есликмаломупоршнюприкладываютсилу2000Н?Пло-щади малого и большого поршней равны соответ-ственно1 см2и 1 дм2 .

19.4. На малый поршень гидравлической машины дей-ствует сила 300 Н . Какая сила действует на боль-шойпоршень,еслиихплощадиравнысоответствен-но10 см2и 400 см2?

19.5. Гидравлический домкрат поднимаетмашину весом20 кН .Кмаломупоршнюдомкрата прикладываютсилу 400 Н . Чему равна площадь большого порш-ня, еслиплощадьмалого—2 см2?

19.6. Чтобы с помощью гидравлического домкрата под-нятьмашину весом 15 кН, кмалому поршнюпри-

85

кладывают силу300Н .Чемуравнаплощадьмало-гопоршня, еслиплощадь большого—200 см2?

19.7. К малому поршню гидравлического подъемника,спомощьюкоторогоподнимаютлегковойавтомобильмассой1,5т,прикладываютсилу750Н .Восколькоразотличаютсяплощадималогоибольшогопоршней?


19.8. В жидкостном манометре содержится подкрашен-наявода(см .рисунок) .Левоеколеноманометраот-крытоватмосферу .Насколькоотличаетсядавлениев сосуде от атмосферного?

19.9. Вжидкостномманометресодержитсяртуть(см .ри-сунок) .Каководавлениевсосуде,еслиатмосферноедавлениеравно100кПа?


см

–20–10

01020

см

–20–10

01020

19.10. Почему в гидравлических машинах используютжидкость, ане воздух?

19.11. Поршнигидравлическогопрессанаходятсявравно-весии(см .рисунок) .Каковаплощадьмалогопорш-ня, если площадь большого равна 12 дм2? Весомпоршнейможнопренебречь .

19.12. Площадь малого поршня гидравлического подъем-никаравна4 см2, большого—300 см2 .С егопомо-щьюподнимаютавтомобиль,прикладываякмалому

86

поршню силу 450 Н . Определите массу автомоби-ля . Каково давление масла внутри подъемника?

19.13. Малыйпоршень гидравлическогопресса опустилсяна 18 см, а большой поднялся на 1 см . Какой вы-игрышв силе дает такойпресс?

19.14. Гидравлическим подъемником подняли контейнермассой300кгнавысоту4см .Малыйпоршеньопу-стилсяна24 см .Какуюсилупри этомкнемупри-кладывали?

19.15. Малыйпоршеньгидравлическоймашиныопустилсяподдействиемсилы300Нна4 см, а большойпод-нялсяна1 см .Какаясиладействоваланабольшойпоршень?

19.16. От чего зависит высота, на которуюмогут поднятьводунасосы,изображенныенарисунке?Смогутлиэтинасосыподнять водуна высоту20м?

19.17. Объяснитепорисунку,кудадвижетсяпоршеньна-соса: вверхиливниз .

19.18. В каком из случаев а, б на рисунке поршень насо-са движется вниз?

19.19. Объясните, как работает насос, изображенный нарисунке .

а б


1 1

2 2


а б


1

2


Резиноваямуфта

87


19.20. Какой из манометров более чувствительный: ртут-ныйиливодяной?

19.21. В ртутном манометре ртуть заменили водой . Уве-личится или уменьшится цена деления? во сколь-кораз?

19.22. Площадь малого поршня гидравлического подъем-никаравна5см2,одинходсоставляет10см .Сколь-коходовмалогопоршнянужносделать,чтобыпод-нятьавтомобильмассой2,1тнавысоту1,5м,при-кладывая силу300Нкмаломупоршню?

19.23. С помощью гидравлической машины, изображен-ной на рисунке, сжимают деталь .К первомумало-му поршню приложена сила 100Н . С какой силойсжимается деталь, если площади малых поршнейравны2 см2, а больших—18 см2?Определитедав-лениямасла впервоми второмрезервуарах .

20. выталкиваЮщая Сила. Закон арХимеда


Задача 1.Какаявыталкивающаясиладействуетнастальнуюдеталь, полностью погруженную в воду?Масса детали равна156кг .

Дано:m =156 кгρс=7800 кг/м3

ρв=1000 кг/м3

РешениеНатело,погруженноевжидкость,действуетархимедова сила, которая равна весу жид-костивобъеметела .Дляопределенияэтойсилынамнужно знать объем тела .Найдемего через массу детали и плотность стали:

FA —?

Vm=ρ .

88


в

с

вAF gV m gρρ

= ρ = .


FA[ ] = ⋅ ⋅ =кг Н

кг

мкг

м

Н

кг

3

3

.


FA{ } = ⋅ ⋅ =156 101000

7800200 .

Такимобразом, FA =200 Н .Ответ: FA =200 Н .

Задача 2.Алюминиевыйкубиксосторонойдлиной10смпод-весиликдинамометру .Какимибудутпоказаниядинамометра,есликубикнаходится в воздухе? в воде?

Дано:10 см 0,1a = = м

3ал 2700 кг/мρ =

3в 1000 кг/мρ =

РешениеНа тело, погруженное в воздух, действуетнастолько малая архимедова сила, что еюможнопренебречь .Поэтомупоказанияди-намометравслучае,когдакубикнаходитсяв воздухе, равны силе тяжести, действую-щейнакубик:

1 алF mg Vg= = ρ .

F1 —?F2 —?

На тело, находящееся в жидкости, будет действовать за-метная выталкивающая сила .Поэтому показания динамоме-тра уменьшаютсяна значение этой силы:

( )2 1 ал в ал вF mg F Vg Vg gV= − = ρ −ρ = ρ −ρ .Окончательнополучим:

31 алF a g= ρ , ( )3

2 ал вF ga= ρ −ρ .Проверим единицы:

F[ ] = ⋅ ⋅ =кг

м

Н

кгм Н

3

3 .

Определимчисловое значениеискомыхвеличин:{F

1}F1 = ⋅ ⋅ =2700 0,1 10 273 , {F

2}F2 1000= ⋅ ⋅ −( ) =10 0,1 2700 173 .

Следовательно, 1 27 НF = , 2 17 НF = .

Ответ: 1 27 НF = , 2 17 НF = .

89


20.1. Какая сила«помогает»подниматькамень в воде?

20.2. Вкакомизслучаева—внарисункенателодейству-ет большаяархимедова сила?

20.3. Вводеплаваетдеревянныйшарик .Какиесилыдей-ствуютнашарик?Изобразитеихнарисунке .

вба


20.4. Чемуравнаархимедовасила,действующаянателообъемом25см3,котороеполностьюпогруженовке-росин?

20.5. На тело, полностью погруженное в воду, действуетархимедова сила12Н .Какойобъемимеет тело?


20.6. Действительно ли тела «теряют вес» при погруже-ниивжидкость?

20.7. Почему при пожаре на бензохранилище не следуетиспользовать водудля тушения горящего бензина?

20.8. Будетлиизменятьсяархимедовасила,действующаянакамешеквстаканесводой,приизмененииатмо-сферногодавления?

20.9. В стакане с водой лежит камешек . Изменится лиархимедова сила, действующая на него, если ста-кан с камешком поместить под колокол вакуумно-гонасосаи откачать воздух?

20.10. Опустимтеловжидкость .Почемупомередальнейше-гопогружениятелаархимедовасиланеизменяется?

20.11. Во сколько раз архимедова сила, действующая натело, полностью погруженное в жидкость, в водебольше, чемвкеросине?

90

20.12. Натело,полностьюпогруженноевкеросин,действу-етархимедовасила8Н .Какаяархимедовасилабудетдействоватьнаэтотело,еслиегопогрузитьвводу?

20.13. На тело, полностью погруженное в керосин, дей-ствуетархимедовасила4Н .Какуюплотностьиме-ет тело, если егомассаравна900 г?

20.14. Какаявыталкивающаясиладействуетнастеклянноетеломассой 500 г, полностьюпогруженное в воду?

20.15. Какое усилие нужно приложить, чтобы удер-живать под водой бетонный блок размерами20 см 30 см 40 см× × ? На сколько это усилие нужноувеличить, чтобыдостать блокиз-под воды?

20.16. К динамометру подвесили тело весом 4 Н и объ-емом 200 см3 . Какими будут показания динамоме-тра, если телополностьюпогружается в воду?

20.17. Чтопокажетдинамометр,еслитело,котороекнемуподвешено,полностьюпогрузитьвводу?Массателаравна200 г, объем—50 см3 .

20.18. Насколькоуменьшатсяпоказаниядинамометра,еслителообъемом150см3,подвешенноекегопружине,по-грузить в воду?Телополностьюпогружается в воду .

20.19. Что покажет динамометр, если стальной цилиндрмассой312г,подвешенныйкнему,наполовинупо-грузить в воду?

20.20. Металлическое тело, подвешенное к динамометру,взвешиваютвводе .Какскажутсянапоказанияхди-намометра пузырьки воздуха, оставшиеся на теле?

20.21. На равноплечих весах уравнове-шенымедноеиалюминиевоетела .Нарушится ли равновесие, еслителапогрузить в воду?

20.22. На равноплечих весах уравнове-шены два одинаковых тела (см .рисунок) .Нарушится ли равнове-сие,еслитело,расположенноесле-ва, погрузить в воду, а тело, рас-положенное справа,—вкеросин?

вода керосин

91


20.23. Действует ли архимедова сила в условиях невесо-мости?

20.24. НапланетахСолнечнойсистемытяготениеиное,не-желинаЗемле .Останетсялитамнеизменнойархи-медова сила, действующая на тело, которое погру-жено вжидкость?

20.25. Гранитная балка массой 1,3 т частично погруже-навводу .Вводенанеедействуетархимедовасила1кН .Какаячасть балкивыступаетнад водой?

20.26. Медныйкубиксграньюдлиной10смподвешеннанити и погружен в воду . Какая часть кубика вы-ступает над водой, если сила натяжения нити рав-на81Н?

20.27. Стальная деталь имеет полость .Каков объем поло-сти, если при массе 390 г эта деталь в воде растя-гиваетнить,накоторойвисит, с силой3,35Н?

20.28. Вводебрусок,подвешенныйкдинамометру,растяги-ваетпружинуссилой14Н,авмасле—16Н .Опре-делите по этим данным массу и плотность бруска .

20.29. Металлический грузик на динамометре последова-тельнопогружаютвстаканысводойинеизвестнойжидкостью .Ввоздухегрузикрастягиваетпружинудинамометрассилой11Н,вводе—10Н,авнеиз-вестнойжидкости—9,5Н .Каковаплотность этойжидкости?

20.30. Стальнойкубикпогруженвводутак,что еговерх-няяграньпараллельнаповерхностиводы .Давлениеводы на верхнюю грань равно 1000Па .Какое дав-ление оказывает водана нижнюю грань, если силанатяжениянити,спомощьюкоторойкубикбылпо-груженв воду, равна68Н?

20.31. На стальном тросе, жесткость которого равна4МН/м,медленноподнимаютсоднаводоема зато-нувшую статую объемом 3 м3 и массой 12 т . Най-дитеудлинениетроса .Сопротивлениемводыпрене-бречь .

92


20.32. На одной чашке весов стоит стакан с водой . Весыуравновешены . Изменится ли равновесие, еслив стакан с водой опустить палец так, чтобы он некасался стеноки дна стакана?

20.33. Начашкевесовстоитстакансводой .Весыуравнове-шены .Насколькоувеличатсяпоказаниявесов,еслив стакан опустить на нити медную статуэтку мас-сой 178 г так, чтобы она не касалась стенок и днастакана? Статуэтка полностью погружена в воду .

20.34. При взвешевании драгоценных камней с помощьюзолотых разновесов чувствительные весы дают по-грешность, а при взвешивании золотых украше-ний—нет .Объяснитепочему .

21. Плавание тел


Задача 1. В речной воде плавает плоская льдина толщиной20 см и площадью 10 м2 . На сколько льдина выступает надповерхностьюводы?Насколькобудетвыступать,еслинанеестанетмальчикмассой50кг?

Дано:20 см 0,2h = = м

210 мS =m =50 кг

3в 1000 кг/мρ =

3л 900 кг/мρ =

Н

кг10g =

РешениеУсловиеплаванияльдины:

P F= A1,

ρ ρл в погружgV gV= ,

( )л в 1gSh gS h hρ = ρ − ,

л

в

1 1h hρρ

= −

.


h1 1[ ] = −

⋅ =

кг

мкг

м

м м3

3

.

h1 —?h2 —?

93


h1 1 0 2 0 02900

1000{ } = −

⋅ =, , .

Над водойвыступает слойльда толщиной h1 2= см .

Сравнимвесльдинывместесмальчикомимаксимальнуювыталкивающую силу, действующую на льдину в случае ееполногопогруженияв воду:

л 900 10 10 0,2 50 10 18,5P mg gSh mg+ = ρ + = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ = (кН),

Amax в 1000 10 10 0,2 20F gSh= ρ = ⋅ ⋅ ⋅ = (кН),

P mg F+ < Amax .

Как видим, льдинане погрузитсяполностью, еслина неестанетмальчик .

Найдем высоту надводной части льда, когда на ней стоитмальчик:

P mg F+ = A2,

( )л в 2gSh mg gS h hρ + = ρ − ,

л

в в

2 1m

Sh h

ρρ ρ

= − +

.


h2 1[ ] = −

⋅ + =⋅

кг

мкг

м

кг

кг

мм

м м3

3

3 3

.


h2 1 0 2 0 015900

1000

50

1000 100= −

⋅ + =

⋅, , .

Следовательно, h1 2= см, h2 1 5= , см .

Ответ: h1 2= см, h2 1 5= , см .

Задача 2.Воздушныйшаробъемом500м3наполненгорячимвоздухом,плотностькоторогоравна 30,9 кг/м .Массаоболоч-ки с гондолой равна 100 кг . Определите грузоподъемностьшара .Плотностьхолодноговоздухавнешараравна 31,3 кг/м .

94

Дано:3500 мV =

m =100 кг3

1 0,9 кг/мρ =3

2 1,3 кг/мρ =Н

кг10g =

РешениеВхолодномвоздухенашардействуетвытал-кивающая сила

F gVA 2= ρ .Весвоздухавнутришара,оболочкиигондо-лывычисляемпоформуле

P gV mg= +ρ1 .

F—?

Разность этихдвух силявляется грузоподъемностьюшара

F F P gV gV mg= − = − +( )A 2 1ρ ρ .Окончательнополучим:

F gV mg= −( ) −ρ ρ2 1 .Проверим единицы:

F[ ] = −

⋅ ⋅ − ⋅ =кг

м

кг

м

Н

кг

Н

кгм кг Н

3 3

3 .


F{ } = −( )⋅ ⋅ − ⋅ =1,3 0,9 500 10 10100 1000 .

Следовательно, 1000 Н 1кНF = = .Ответ: 1 кНF = .


21.1. Может ли плавать в воде сплошная пластмассоваяигрушка, плотность которой равна 3900 кг/м ?Мо-жетлиигрушкаплавать вкеросине?

21.2. Вкакойжидкостиможетплаватьжелезнаягантель?

21.3. В воду погружают тело массой 180 г и объемом200 см3 . Будет ли это тело плавать? Будет ли оноплавать вкеросине?

21.4. Теломассой400гприпогружениивводувытесняет350см3воды .Определите,плаваетэтотелоилинет .

21.5. Тело объемом 500 см3 при плавании в воде вытес-няет350см3воды .Чемуравнаплотностьтела?Бу-детли это телоплавать вмашинноммасле?

21.6. Какой максимальный груз можно поместить нанадувной плот, если собственный вес плота равен300Н, а объем5м3?

95

21.7. Воздушный шарик массой 100 г натягивает нить,накоторойудерживается, с силой1Н .Определитеархимедову силу, действующуюнашарик .

21.8. На воздушныйшар грузоподъемностью 800Н дей-ствуетархимедовасила1400Н .Каковамассагондо-лы,оболочкишараигорячеговоздухавнутришара?


21.9. Как известно, в воде железный обух топора тонет .Вместестемсуданетольконетонут,ноимогутпе-ревозитьгрузы .Вчемразницамеждуобухомтопо-раикорпусом судна?

21.10. Как будет вести себя стальная кастрюля, плаваю-щаянаповерхностиводы,еслиееполностьюпогру-зитьвжидкость?Какэтакастрюлябудетвестисебяв ртути?

21.11. Деревянную копию корабля опустили в аквариум .Какизменитсяуровень водыв аквариуме, еслиде-ревяннуюкопиюзаменитьсплошнойметаллическойтогожемасштаба?

21.12. Судно переходит изморя в реку, не заходя в порт .Изменится ли выталкивающая сила, действующаяна судно? осадка судна?

21.13. Деревянныйшарик опустили сначала в ведро с во-дой, а затем — с машинным маслом . Одинаковаяливыталкивающаясиладействуетнашариквводеимасле?Одинаковливесшарикавэтихжидкостях?

21.14. Сосновая доска толщиной 8 см плавает в воде .На сколько она выступаетнад водой?

21.15. Каковатолщинальдины,выступающейна4смнадводой?

21.16. Воздушный шар общей массой 600 кг и объемом800 м3 поднялся на определенную высоту . Каковаплотность воздухана этой высоте?

21.17. Воздушныйшар объемом 1200 м3 поднялся на вы-соту,гдеплотностьвоздухаравна 30,75 кг/м .Како-ва общаямассашара?

96


21.18. В большую кастрюлю с водой опустили малень-кую, которая там плавает . Изменится ли уровеньводы в большой кастрюле, если полностью погру-зитьвводумаленькую?Изменитсяливесбольшойкастрюли со всем ее содержимым?

21.19. В технике для измерения плотностижидкости используют специальныеприборы — ареометры (см . рисунок) .Объяснитепринципихдействия .Поче-му на точность измерения влияет тем-пературажидкости?

21.20. Полый медный шар диаметром 25 смплавает на поверхности воды, погру-зившись наполовину . Какова толщинастенокшара?

21.21. Сколькотуристовсможетпереправить-ся через озеро на плоту, сделанном из20 сосновых бревен длиной 4 м и тол-щиной20см?Считайте,чтомассакаж-дого туристаравна70кг .

21.22. Для подъема затонувших судов используют метал-лическиепонтоны .Понтоныпогружаютвводу,при-вязывают крепкими тросами к затонувшему суднуи с помощью компрессора накачивают воздухом .Понтоны всплывают и поднимают судно . Какойможет быть максимальная масса стального корпу-сасудна,еслидляегоподъемаиспользуют24понто-на?Массакаждогопонтонасвоздухомравна100кг,объем—2м3 .

21.23. Баржу водоизмещением 20000 т завели в порти сняли грузмассой 500 т .Как изменилась осадкабаржи?Площадьсечениябаржинауровневатерли-нииравна 3 210 м .

21.24. Судно переходит из реки в море . В речном пор-ту вблизи устья на судно поместили груз массой


97

900 т . Каково водоизмещение судна, если при вы-ходе вморе его осадканеизменилась?

21.25. Воздушный шар объемом 600 м3 натягивает при-чальныйтрос .Еслишаросвободитьоттроса,онпод-нимается до высоты, где плотность воздуха равнаполовине плотности на уровне Земли . С какой си-лойшарнатягивает трос?

21.26. Во сколько раз плотность теплого воздуха внутривоздушного шара должна быть меньше плотностиокружающего воздуха, чтобышар смогподняться?Объемшараравен500м3,массаоболочкиигруза—150кг .


21.27. Воздушный шар, полностью наполненный водоро-дом, поднялся на высоту 6 км . Водород вшаре за-менилигелием .Накакуювысотуподниметсяшар?Считайте,чтоизменениеплотностивоздухапомереувеличения высоты происходит линейно . Массойоболочкии гондолыпренебречь .

21.28. С пенопластового плотика в бассейн прыгаетмаль-чик . Как изменится уровень воды в бассейне? Каконизменится,еслисплотикавбассейнброситьтя-желыйкамень?

21.29. При варке в воде яйца могут лопнуть в результатевзаимодействия с горячим дномкастрюли .Почемувкрутоподсоленнойводеяйцанелопаются?

21.30. Готовясахарныйсиропдляподкормкипчел,пасеч-никдляконтроляплотностисиропаиспользуетсы-руюкартофелину .Объясните,как он это делает .

21.31. Будет ли цилиндр массой 200 ги объемом 400 см3 плавать в ци-линдрическом стакане, в которыйналито 100 г воды? Диаметр ста-кананемногобольшедиаметраци-линдра .

21.32. Считают,чтоРенеДекартсоздалфизическуюигруш-ку «картезианский водолаз» . Ее можно изготовить

98

самостоятельно, если пластиковую бу-тылку полностью заполнить водой и по-местить в нее небольшую пробирку, ча-стично заполненную водой, открытымконцомвниз,—«водолаза»(см .рисунок) .Нажавна стенкибутылки,можнозаста-вить«водолаза»погружатьсяи выныри-вать .Объяснитедействиеигрушки .

21.33. Всосудповерхртутиналиливодуивэтужидкостьбросили стальнойшарик .Как разместитсяшарик?Какая его частьпогрузится в воду?Толщина слоевжидкостей большедиаметрашарика .

22. меХаничеСкая работа. единицы работы


Задача 1.Силой25Нбыласовершенаработа625Джпопереме-щениютеласпостояннойскоростью .Какойпутьпрошлотело?

Дано:F =25НA =625Дж

РешениеИзопределениямеханическойработыпосто-яннойсилы A Fl= найдемпройденныйтеломпуть

lA

F= .

l—?


l[ ] = = =⋅Дж

Н

Н м

Нм .


l{ } = =625

2525 .

Следовательно, l =25м .Ответ: l =25м .

Задача 2.Соднаозераподнимаютбетоннуюбалкуразмерами40 см 50 см 75 см× × . Какую минимальную работу нужно приэтом совершить, если глубина озера 12 м? Сопротивлениемводыпренебречь .

99

Дано:a = 40 смb =50 смc =75 см

3б 2000 кг/мρ =

3в 1000 кг/мρ =

h =12 мН

кг10g =

РешениеОпределим силу, которую нужно при-ложить к балке, чтобы вытянуть ее изводы:

( )A б в б вF mg F gabc gabc gabc= − = ρ −ρ = ρ −ρ .Длявычислениямеханическойработыпо-стоянной силывоспользуемсяформулой

( )б вA Fl gabc h= = ρ −ρ .Проверим единицы:

A[ ] = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −

⋅ =Н

кг

кг

м

кг

мм м м м Дж

3 3 .A—?

Определимчисловое значениеискомойвеличины:A{ } = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −( ) =10 0,4 0,5 0,75 2000 1000 1500 .

Следовательно, A =1500 Дж .Ответ: A =1500 Дж .


22.1. Нателодействуетсила,нотелоподдействиемэтойсилыне движется .Совершаетли силаработу?

22.2. На столележиткнига .Изобразитена рисунке дей-ствующиенанеесилы .Совершаютлиэтисилыра-боту?

22.3. По поверхности парты с помощью горизонтальнойпружины равномерно тянут брусок . Изобразите нарисунке силы, действующие на брусок . Какие изних совершаютработу?

22.4. Если толкнутьшайбупо льду, то она, проскользивнекоторое расстояние, под действием силы тренияостановится .Совершаетлисилатренияработу?Ка-кая это сила трения?

22.5. По поверхности парты с помощью горизонтальнойпружины равномерно тянут брусок, прикладываясилу2Н .Брусокпереместилсянарасстояние50см .Какую работу совершила при этом сила упругостипружины?

22.6. Какую работу совершила сила 5000 Н, приложен-наяктележке,еслитележкаподеедействиемпро-шлапуть150м?

100


22.7. Может ли сила трения покоя совершить работу?Еслиможет, топриведитепримеры .

22.8. Изшахтыглубиной600мподнимаютклетьсшах-терами .Масса клети с людьми равна 1,5 т . Какуюработунужнопри этом совершить?

22.9. С высоты 20м падает яблокомассой 200 г . Какуюработу совершаетпри этом сила тяжести?

22.10. Какуюсилунужноприложитьктелу,котороепро-ходитпуть200м,чтобысовершитьработу40кДж?

22.11. Телопадаетсвысоты40м .Силатяжестиприэтомсовершает работу 2 кДж .Какая сила тяжести дей-ствуетна тело?

22.12. Под действием силы 100Н была совершена работав 500Джпоперемещению тела .Накакое расстоя-ниепереместилось тело?

22.13. Силатяжести12Н,действующаянападающийка-мень, совершила работу 240 Дж . С какой высотыупалкамень?


22.14. Приведитепримеры,когдателодвижется,аработане совершается .

22.15. Принакачиваниишиныпоршеньнасосазаодинходсовершает работу 80 Дж . Какое давление воздухасоздает поршень, если его площадь равна 20 см2,а ход—40 см?

22.16. Большойпоршеньгидравлическогопрессаприсжа-тиизаготовкина2смсовершилработу80кДж .Ка-ково давление масла внутри пресса, если площадьбольшогопоршняравна4000 см2?

22.17. Чтобы поднять со дна озера мраморную колоннумассой 3,78 т, была совершена работа 95,2 кДж .Определите глубину озера .

22.18. Автомобиль тянут на буксире с постоянной скоро-стью, прикладывая силу 20 кН . Каждую минутусиланатяжениябуксировочноготросасовершаетра-боту10МДж .Скакойскоростьютянутавтомобиль?

101


22.19. Пружинадинамометражесткостью40Н/мрастянутасилой4Н .Какаяработаприэтомбыласовершена?

22.20. Пружинасжатасилой100Нна1см .Какуюработунужносовершить,чтобысжатьпружинуещена1см?

22.21. Из доски вытягивают гвоздь, прикладывая силу40Н .Какуюработуприэтомнужносовершить?Тол-щинадоскиравна50мм, длина гвоздя—15 см .

22.22. Наднеозераглубиной4мвертикальностоитцилин-дрическаямраморнаяколоннавысотой2мимассой1т .Какуюминимальнуюработунужносовершить,чтобы поднять колонну на катер с высотой борта2 м . Колонну все время поднимают вертикально .

22.23. Длинаплотаравна4м,масса—200кг,коэффици-ент трения материала плота о берег— 0,4 . Какуюминимальную работу нужно совершить, чтобы вы-тащитьплотна берег?

23. мощноСть


Задача.СозданныйвУкраинетяжелыйсамолетАн-124«Рус-лан»являетсясамымбольшимвмиресамолетом,производи-мым серийно . Сила тяги каждого из четырех его двигателейравна 250 кН . Какую мощность развивают двигатели, когдасамолетлетит со скоростью810км/ч?

Дано:n = 4F =250 кН

810 км/год 225v = = м/с

РешениеЗа счет совершения двигателямимеханической работы A nFl= са-молетпролетаетнекотороерасстоя-ние,котороеможновыразитьчерезскоростьи времяполета:

l vt= .

N—?

Тогдадляработыимеем A nFvt= .Окончательнополучим:

N nFvA

t

nFvt

t= = = .

102

Проверим единицы: N[ ] = ⋅ = =Н Втм

с

Дж

с .

Определимчисловое значениеискомойвеличины:N{ } = ⋅ ⋅ =4 250 000 225 225 000 000 .

Следовательно, 225 000 000 Вт 225N = = МВт .Ответ: N =225МВт .


23.1. Первыйразмальчикподнялсянасвойэтажпосту-пенькам,авторой—налифте .Одинаковыелирабо-ты при этом были совершены?Одинакова ли мощ-ностьмальчикаилифта?

23.2. Первоклассник и одиннадцатиклассник наперегон-киподнимаютсяпоступенькамнавторойэтажшко-лы и финишируют одновременно . Одинаковую лиработу совершили ученики? Одинаковую ли мощ-ностьразвивали?

23.3. Двигатель автомобиля за 2 ч совершил работу720кДж .Какуюмощностьразвиваламашина?

23.4. Какую мощность развивает двигатель грузовика,если за 4 ч совершаетработу1440МДж?


23.5. Человек поднимает ведро с водой . Как нужно изме-нитьмощность,которуюонразвивает,чтобыскорость,с которой поднимается ведро, была вдвое большей?

23.6. На эскалаторе, движущемся вверх, один человекстоит,второйидетпоступенькамспостояннойско-ростью . В каком случае эскалатор выполнил боль-шуюработу?развил большуюмощность?

23.7. Когда двигатели самолета должны развивать бо ль-шуюмощность—привзлетеилиполетеспостоян-ной скоростью?

23.8. Закакоевремягрузовиксовершитработу250МДж,если онразвиваетмощность100кВт?

23.9. За какое время трактор с мощностью двигателя75кВт совершитработу540МДж?

23.10. Тепловоз ТЕП-70, обслуживающий «Столичныйэкспресс» на участке Харьков—Полтава, при мак-

103

симальной скорости 160 км/ч развивает силу тяги59кН .Определитемощность тепловоза .

23.11. Скоростной поезд TGV (Франция) развивает ско-рость 575 км/ч . Какова мощность его двигателей,если сила сопротивления движения поезда при та-кой скоростиравна115,2кН?

23.12. Каковамощностьдвигателядвухмоторногосамоле-та,есливовремяполетасоскоростью540км/чсиласопротивления движения самолета равна 1,6 кН?

23.13. Автомобиль двигается по дороге со скоростью180 км/ч . Определите силу сопротивления движе-ния автомобиля, если мощность, которую развива-ет его двигатель, равна75кВт?

23.14. Двигатель трактора, которыйпашетполе со скоро-стью 7,2 км/ч, развивает мощность 100 кВт . Чемуравна сила сопротивлениядвижения трактора?

23.15. Двигателисуднаразвиваютмощность20МВт .Ска-койскоростьюидетсудно,еслисиласопротивленияего движенияв водеравна200кН?

23.16. Строитель за веревку поднимает ведро с бетоннымраствором, прикладывая силу 250Н . С какой ско-ростью он тянет веревку, если за 1 мин совершаетработу3кДж?


23.17. Судноидетсопределеннойскоростью .Капитандаеткомандуувеличитьмощностьдвигателейв2раза .Уве-личитсяливдвоескоростьсудна?Объяснитепочему .

23.18. Судно на подводных крыльях имеет двигатели та-кой же мощности, что и обычное судно, но двига-етсянамного быстрее .Почему?

23.19. Заминутустроительподнимаетикладетнавысоту1,5мсороккирпичеймассой3,2кгкаждый .Какуюсреднююмощность онразвивает?

23.20. Из колодца глубиной 3,5 м каждую минуту насосподает 60 л воды в бак, расположенный на высоте2,5м .Какоеминимальное давление создает насос?Какуюмощностьразвивает?

104

23.21. Пожарныйнасосразвиваетмощность10кВт .Нака-куювысотунасосможетподнять600лводызами-нуту?Какое давлениепри этомон обеспечивает?

23.22. Локомотив тянет товарный поездмассой 5000 т погоризонтальному участку железной дороги . Какуюмощность развивает локомотив, если скорость егодвижения равна 54 км/ч? Коэффициент сопротив-лениядвижениюравен0,002 .

23.23. Локомотивтянетпоездсоскоростью72км/чпого-ризонтальномуучасткужелезнойдорогииразвиваетмощность2МВт .Определитемассуэтогопоезда .Ко-эффициент сопротивления движению равен 0,0015 .


23.24. Дляоткачиванияводыизподвала,имеющегоформукубасребромдлиной4м,используютнасосспосто-янной мощностью 1 кВт . За какое время насос от-качаетводу, еслиееначальныйуровеньсоставляет3м?

23.25. Электродвигательприсоединенквороту,накоторыйнаматываетсяцепьдлиной20мимассой400кг .Зака-коевремяцепьнамотаетсянаколоворот, еслимощ-ностьэлектродвигателяпостояннаяиравна800Вт?

24. ЭнерГия. Закон СоХранения и Превращения ЭнерГии


Задача 1.Наотрезкедорогиавтомобильразгоняетсяот36до72км/ч .Какуюработусовершаетсила,разгоняющаяавтомо-биль?Масса автомобиляравна1,5 т .

Дано:

1 36 км/год 10v = = м/с

2 72 км/год 20v = = м/с1,5 т 1500m = = кг

РешениеРабота силы, разгоняющей авто-мобиль, приводит к увеличению егокинетической энергии:

( )2 2

2 1 2 2к2 к1 2 1

2 2 2

mv mv mA W W v v= − = − = − .

A—?

105

Проверим единицы*: A[ ] = ⋅ −

= ⋅ =кг кг Джм

с

м

с

м

с

2

2

2

2

2

2 .


A{ } = ⋅ −

=1500 225 000400

2

100

2 .

Следовательно, 225 000 Дж 225 кДжA = = .Ответ: 225 кДжA = .

Задача 2. Из колодца достают ведро массой 12 кг, совершаяработу960Дж .Определите глубинуколодца .

Дано:m =12 кгA = 960 Дж

Н

кг10g =

РешениеЧтобы поднять ведро, была совершена рабо-та, придавшая ведру потенциальную энер-гию: A mgh= .

Окончательнополучим: hA

mg= .

h—?

Проверим единицы: h[ ] = = =⋅ ⋅

⋅Дж Н м

кгН

кгкг

Н

кг

м .


h = =⋅

960

12 108м .

Следовательно, h = 8 м .Ответ: h = 8 м .

Задача 3.Свысоты24мпадаетметаллическийшар .Накакойвысотекинетическаяэнергияшарастанетв2разабольшепо-тенциальнойикакуюскоростьшарбудетиметьвэтотмомент?Сопротивлениемвоздухапренебречь .

Дано:h =24 мW Wк п1 12=

Н

кг10g =

РешениеВо время падения шара выполняется закон со-хранения и превращения механической энер-гии (по условию сопротивление воздуха отсут-ствует) . Это означает, что сумма потенциальнойи кинетической энергии во время всего паденияне изменяется . В первый момент, когда шар

h1 —?v1 —?

*Посколькуформулакинетическойэнергии Wmv=

2

2,томеждуеди-

ницами существует соотношение: ( )2Дж кг м/с= ⋅ .

106

еще не приобрел скорость, есть только потенциальная энер-гия . Исходя из этого получим п к1 п1W W W= + , или

п п13W W= ,mgh mgh=3 1 .

Окончательнополучим: hh

13

= .

Чтобынайти скорость, воспользуемсяформулойдлякинети-

ческой энергии2

1к1

2

mvW = .

Тогдаmgh mgh

mv= +1

2

21, mgh mg

mv h= +1

2

2 3,

v gh12 4

3= , v gh1

2 3

3= .


h1[ ] = м, v1[ ] = ⋅ = = = = =⋅ ⋅Н

кг

Н м

кг

Дж

кг

кгм

скг

м

с

м

см

2

2 2

2 .


h1

24

38= = , v1

2 3

310 24 17 9= ⋅ = , .

Следовательно, h1 8= м, 1

м

с17,9v = .

Ответ: h1 8= м, 1

м

с17,9v = .


24.1. Как изменяется механическая энергия тела, еслисила,приложеннаякнему, совершаетработу?

24.2. Ящикнаскладепереставилисполанаполкустелла-жа .Измениласьлипотенциальнаяэнергияящика?

24.3. Мальчикподнялпортфельсполаипоставилнапарту .Приэтомбыласовершенаработа40Дж .Какизмени-ласьпотенциальнаяэнергияпортфеля?насколько?

24.4. Потенциальная энергия воды в водохранилище100МДж .Какуюработуможет совершить вода?

24.5. Бросаятеннисныйшарик,мальчиксовершилрабо-ту 20 Дж . Какую кинетическую энергию приобрелшарикпри броске?

107

24.6. Автомобиль разгоняется на горизонтальном участ-ке дороги . Совершается ли при этоммеханическаяработа?Какизменяется энергия автомобиля?

24.7. Кинетическая энергия футбольного мяча 100 Дж .Какуюмеханическую работу он может совершить?

24.8. Волейбольныймячпослеударавзлетелвверх .Какиепревращенияэнергиипроисходятвовремяполета?

24.9. Теннисныйшарикпадаетна столи, отскочив,под-нимаетсянаначальнуювысоту .Какиепревращенияэнергиипри этомпроисходят?

24.10. Потенциальная энергия человека, стоящего на стре-мянкенавысоте1,5м,900Дж .Каковамассачеловека?

24.11. Яблокомассой300 г виситна веткена высоте 2м .Какова потенциальная энергия яблока? Какую ра-ботуможет совершитьяблоко?

24.12. Какова кинетическая энергия стального шарикамассой100 г, движущегося со скоростью25м/с?

24.13. Автомобиль массой 2 т разогнался до скорости108 км/ч .Какуюкинетическую энергию он приоб-рел?Какуюработусовершиласила,разогнавшаяав-томобиль?

24.14. Под действием силы400Н тело разогналось на го-ризонтальном участке длиной 400 м . Какую кине-тическую энергиюприобрело тело?

24.15. Груша массой 200 г висит на ветке на высоте 2 м .Какова потенциальная энергия груши? Какую ма-ксимальнуюкинетическуюэнергиюприобрететгру-ша,когданачнетпадатьназемлю?Вкакоймоментэтопроизойдет?Какойпри этомбудетпотенциаль-ная энергия груши?


24.16. Совершаетлиработусилапритяжениянадхоккей-нойшайбой,когда та скользитпольду?

24.17. Спутник летит по круговой орбите с постояннойскоростью . Совершает ли работу сила притяженияЗемли?

108

24.18. Изменяетсялипотенциальнаяэнергияльдинки,со-скальзывающейследянойгорки?плывущейнапо-верхностиводыв ручье?

24.19. Как изменяется энергия автомобиля при разгоне?торможении? Совершает ли при этом работу силапритяжения? Рассмотрите случаи, когда автомо-биль движется не только по горизонтальной доро-ге, ноипонаклонномуучастку .

24.20. Ракетавзлетаетскосмодрома .Какизменяетсяпотен-циальнаяикинетическаяэнергияракеты?Сохраня-ется ли ее механическая энергия?Ответ объясните .

24.21. Следянойгоркинасанкахсъезжаетмальчик .Санкивыезжаютна тротуар, посыпанныйпеском, и оста-навливаются .Какиепревращенияэнергииприэтомпроисходят?

24.22. Камень брошен вверх со скоростью 20м/с . С боль-шейилименьшейскоростьюкаменьупадетназем-лю?Рассмотрите случаи,когда сопротивлениявоз-духанетикогда есть .

24.23. Автомобильмассой1,5тподдействиемпостояннойсилы разогнался на горизонтальном участке доро-ги длиной 200 м до скорости 72 км/ч . Определитесилу, разгоняющуюавтомобиль .

24.24. Под действием определенной силы камень массой2кгпролетел10миприобрелскорость10м/с .Ка-кова эта сила?

24.25. Поднимая грузмассой 70 кг, подъемник совершилработу2,8кДж .Накакуювысотуподнятгруз?Какизменилась егопотенциальная энергия?

24.26. Эскалаторподнялчеловекамассой80кгисовершилприэтомработу4,8кДж .Накакуювысотуподнятче-ловек?Какизмениласьегопотенциальнаяэнергия?

24.27. Тело свободно падает с высоты 40м .На какой вы-соте потенциальная и кинетическая энергия теласравняются?Сопротивлениемвоздухапренебрегите .

24.28. Камень отпускают без начальной скорости с высо-ты 20 м . На какой высоте его кинетическая энер-

109

гия станет в 3 раза больше потенциальной?Сопро-тивлениемвоздухапренебрегите .


24.29. Воздушный шар взлетает . Какие изменения энер-гиишарапри этомпроисходят?Происходитлииз-менениемеханическойэнергиишара?Засчеткакойэнергиисовершаетсяработапоподъемушара?Учи-тывайте сопротивление воздуха .

24.30. Шарик, подвешенный на нити, колеблется . Какиеизмененияэнергииприэтомпроисходят?Соверша-ет ли работу сила натяжения нити? сила тяжести?

24.31. Характеризуя автомобили, обязательно отмечаютзатратыгорючегона100кмвдвухслучаях:приездепо городу и с постоянной скоростьюпо трассе .По-чемувгородезатратыгорючегозначительновыше?

24.32. Мальчик поднимает сумку массой 5 кг на высоту1,5м .Какуюработуонсовершает,еслиприложен-ная к сумке сила равна 50Н? 100Н?Какие изме-нения энергиипри этомпроисходят?

24.33. Каменьбросаютвертикальновверх .Сравнитекине-тическуюипотенциальнуюэнергиюкамнянавысо-те,накоторойегоскоростьуменьшиласьначетверть .

24.34. Изружьявертикальновверхстреляютпулей,кото-рая имеет скорость 200 м/с . На некоторой высотескоростьпули уменьшается до 50м/с .Какая энер-гия пули на этой высоте больше— потенциальнаяили кинетическая? во сколько раз? Сопротивлени-емвоздухапренебречь .

24.35. Из ружья стреляют вертикально вверх .Начальнаяскорость пули v . На какой высоте скорость пулиуменьшитсяв2раза?Сопротивлениемвоздухапре-небречь .


24.36. На полу лежит элемент строительных лесов в видетрубымассой20кгидлиной2м .Какуюминимальнуюработунужносовершитьстроителювходесооруже-нияэтихлесов,чтобыпоставитьтрубувертикально?

110

24.37. Скраястоласвисаетчастьбрючногоремня,имеющегомассу100гидлину40см .Какуюминимальнуюрабо-тунужносовершить,чтобывтащитьременьнастол?

24.38. Изколодцасглубины8мподнимаютведросводоймассой12кг .Какуюминимальнуюработуприэтомсовершают, если масса цепи, на которой висит ве-дро, равна6кг?

24.39. Строитель возводит кирпичную стену, высота ко-торой должна составлять 24 кирпича, ширина —40кирпичей .Какуюминимальнуюработуприэтомсовершит строитель, если кирпич имеет размеры250 мм 120 мм 65 мм× × имассу3,2кг?

24.40. Пружинужесткостью200Н/мрастянулина10см .Какого вида энергию приобрела пружина? Опреде-лите ее .

24.41. Пружинный пистолет с пружиной жесткостью400Н/м,котораясжатана1см,выбрасываетверти-кальновверхшарикмассой50г .Накакуювысотупод-скочитшарик?Сопротивлениемвоздухапренебречь .

25. ПроСтые меХаниЗмы. «Золотое Правило» меХаники. кПд ПроСтыХ меХаниЗмов


Задача 1.Спомощьюрычаганавысоту25смподнимаютгрузмассой 100 кг, прикрепленный к короткому плечу длиной80 см .Какуюработупри этом совершает сила, действующаянадлинноеплечорычага,имеющеедлину3м20см?Естьлив задачелишниеданные?

Дано:m =100 кг

25 см 0,25h = = м

1 80 см 0,8l = = м

2 3 м 20 см 3,2l = = мН

кг10g =

РешениеСогласно«золотомуправилу»механикипростыемеханизмынедаютвыигрышав работе . Поэтому работа, которую со-вершает сила, приложенная к рычагу,равнаработе,которуюсовершаетрычагпоподъему груза:

A mgh= .A—?

111


A[ ] = ⋅ ⋅ = ⋅ =кг м Н м ДжН

кг .


A{ } = ⋅ ⋅100 10 0,25 = 250 .

Следовательно, A =250Дж .

В задаче естьлишниеданные—это длиныплечрычага .

Ответ: A =250Дж,лишнимиявляются значениядлинплечрычага .

Задача 2. С помощью подъемника, в состав которого входитподвижный блокмассой 5 кг, поднимают грузмассой 95 кг .ОпределитеКПДподъемника .Трениемпренебречь .

Дано:=г 95m кг

б 5m = кг

РешениеСогласно определениюКПД

η = ⋅A

Aпол

затр

100% .η —?

Полезнаяработа—этоработапоподъемугрузамассой95кгнанеобходимуювысоту:

A m ghпол г= .

Затраченная работа — это работа по подъему груза вместес рычагом:

A m m ghзатр в б= +( ) .


η =+( ) ⋅ =

+⋅m gh

m m gh

m

m m2

г б

в

г б

100 100% % .


η[ ] = ⋅ =+кг

кг кг% % .


η{ } = ⋅ =+

95

95 5100 95 .

Следовательно, η = 95% .

Ответ: η = 95% .

112

Задача 3. По доскам в кузов автомобиля поднимают ящикмассой120кг,прикладываякнемувдольдосок силу800Н .ВычислитеКПДнаклоннойплоскости,еслидлинадосокравна2м, а высотакузова—1м .

Дано:m =120 кгF = 800Нl =2мh =1м

Н

кг10g =

РешениеСогласно определениюКПД

η = ⋅A

Aпол

затр

100% .

Полезная работа — это работа по подъемуящикананеобходимуювысоту:

A mghпол = .η —?

Затраченнаяработа—этоработасилы,приложеннойкящикувдольдосок:

A Flзатр = .


η = ⋅mghFl

100% .


η[ ] = ⋅ =⋅ ⋅

⋅

кгН

кгм

Н м% % .


η{ } = ⋅ =⋅ ⋅⋅

120 10 1

800 2100 75 .

Следовательно, η =75% .

Ответ: η =75% .


25.1. Спомощьюрычагаполучиливыигрышвсилев4ра-за .Вчемпри этомпроиграли?

25.2. Неподвижныйблокнедаетвыигрышавсиле .Абу-детли он давать выигрышвработе?

25.3. Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза .А будетли он давать выигрышвработе?

113

25.4. На длинном плече рычага была совершена работа2000 Дж, а на коротком — 1800 Дж . ОпределитеКПДрычага .

25.5. С помощью неподвижного блока маляр поднял ве-дро с краской . Вычислите КПД блока, если малярсовершилработу3000Дж,аведроприобрелопотен-циальнуюэнергию2700Дж .

25.6. Вычислите КПД наклонной плоскости, если дляувеличения потенциальной энергии ящика на700 Дж потребовалось совершить работу по его за-таскиваниюпонаклоннойплоскостив 1000Дж .


25.7. Спомощьюневесомогорычагаподнимаютгрузмас-сой 150 кг .На какую высоту поднят груз, если надлинное плечо рычага действовала вертикальнаясила 450Н, а точка ее приложения переместиласьна80 см?Трение отсутствует .

25.8. С помощью системы невесомых блоков, приклады-вая силу 200Н, груз массой 80 кг подняли на вы-соту2м .Насколькопереместиласьточкаприложе-ния силы?Трение отсутствует .

25.9. По наклонной плоскости поднимают груз массой54 кг .Какуюнаименьшую силу нужно приложитьк грузу, если длина наклонной плоскости равна1,2м, а высота—40 см?Трение отсутствует .

25.10. Рычаг имеет плечи, длины которых отличаютсяв4раза .Дляподъемагрузамассой90кгкдлинно-муплечуприкладываютвертикальнуюсилу250Н .ОпределитеКПДрычага .

25.11. С помощью неподвижного блока мальчик массой50 кг может поднимать груз максимальным весом400Н .ОпределитеКПДблока .

25.12. По наклонной плоскости тележку массой 120 кг,прикладываясилу500Н,поднялинавысоту1,5м .ОпределитеКПДнаклоннойплоскости .Длинапло-скости4,8м .

114


25.13. Выигрыш в силе при использовании неподвижно-го блока. Докажите, что мальчик, который подни-мается с помощью неподвижного блока (см . рису-нок),ксвободномуконцуканатаприкладываетсилув 2 разаменьшую,чем собственныйвес .

25.14. Спомощьюгидравлическогодомкрата(см .рисунок)навысоту20смподнимаютгрузовикмассой4т .Ко-нецрычага,которымнажимаютнамалыйпоршеньдомкрата, за один ход проходит 50 см .Какую вер-тикальную силу нужно прикладывать к концу ры-чага, чтобы за 40 ходов малого поршня совершитьработупоподъему грузовика?


Рычаг

Малыйпоршень

25.15. Контейнермассой225кгподнялина20 см спомо-щью рычага . Какую вертикальную силу пришлосьприкладывать к длинному плечу рычага, если егоКПДсоставляет90%,аотношениедлинплеч1:5?

25.16. При погрузке стального сейфа массой 450 кг в ку-зов автомобиля спомощьюподвижногоблокаКПДсоставлял90% .Скакойсилойрабочиетянулисво-бодныйконецверевки?

25.17. По наклонной плоскости поднимают тележку мас-сой 50 кг . Какую силу нужно прикладывать в на-правлении движения тележки, если длина наклон-ной плоскости равна 3,2 м, высота — 1,2 м, КПДсоставляет75%?

115

25.18. Ремонтникспомощьюподъемникаподнимаетавто-мобильна2мисовершаетприэтомработу25кДж .КПД подъемника 80% . Определите массу авто-мобиля .

25.19. По наклонной плоскости поднимают ящик массой75 кг, прикладывая силу 150 Н . КПД плоскости80%, а длина—2,5м .Накакуювысотуподнима-ютящик?Какаясилатренияприэтомнанегодей-ствует?

25.20. Гидравлический пресс развивает усилие 240 кН,еслинамалыйпоршеньдействуетсила12кН .Опре-делите КПД пресса . Диаметры малого и большогопоршнейравны соответственно4 сми20 см .


25.21. Стальнуютрубудлиной3мимассой40кгисполь-зуюткакрычагсотношениемплеч1:2 .ВычислитеКПДрычагаприподъемегрузамассой100кг .Про-анализируйтеполученныйрезультат .

25.22. КПД неподвижного блока 80% . С помощью этогоблокамальчикможетподниматьгрузсмаксималь-ным весом 400 Н . Каким может быть максималь-ный вес груза, который с помощью блокамальчикможет опускать?

25.23. Подоскевтележкувкатываютбочку(см .рисунок),прикладываяк ободу силуF, равную300Н .Опре-делите массу бочки, если длина доски равна 2 м,а высота тележки—80 см .

25.24. По наклонной плоскости с помощью подвижногоблока(см .рисунок)поднимаютящикмассой80кг .

F

F


116

КакуюсилуFприэтомнужноприложитькверевке,еслисилатрения,действующаянаящик,составля-

ет1

8 от его веса?Длинанаклоннойплоскостирав-

на5м, а высота—1м?

25.25. В слесарных тисках зажимаютметаллическуюдеталь(см .рису-нок) . Какая сила давления дей-ствует на деталь, если к руч-ке тисков при зажимании дета-липрикладываютусилие300Н?Ручка имеет длину 40 см, пере-мещение подвижной части ти-сков при одном повороте ручкиравно5мм .

25.26. КакуюминимальнуюсилуFнуж-но приложить к середине кон-струкцииизшарнирносоединен-ных жестких стержней (см . ри-сунок), чтобы поднять груз, вескоторого равен 200 Н? Учтите,что стержни невесомые, трениеотсутствует .

26. теПловое СоСтояние тел. темПература и ее иЗмерение


26.1. В ведро с холодной водой бросили кирпич, кото-рый перед этим некоторое время находился в ко-стре . Что будет происходить с температурами кир-пичаи воды?

26.2. Измеряя температуру тела, пациент должен дер-жать термометр в течение 3–5мин .Для чего нуж-но это время?

F

117

26.3. Вгорячуюводупогрузиливертикальнуюпробирку,вкоторойподкаплейртутинаходитсястолбиквоз-духа .Как будет вести себякапляртути?

26.4. Начальный уровень подкрашенной воды в ма-нометрах А и Б был одинаков (до погруженияколб в воду) . В каком из сосудов 1 и 2 темпера-тура воды больше? Почему? Сравните температу-ру в сосудах с температурой воздуха в комнате .

А Б


26.5. Длячегомедицинскиетермометрыпередизмерени-ем температурытеланужновстряхивать?

26.6. На день рождения мальчику подарили аквариум .Для нормальной жизнедеятельности его питомцевнужно поддерживать температуру 25,5 °С . Можетли сохраняться такая температура, если аквари-ум не подогревать? Определите температуру возду-ха в комнате, если она отличается от температурыводыв аквариумена7,9 °С?

26.7. Утром мальчик измерил температуру своего тела,и выяснилось, что она равна 37,8 °С . На сколькоэта температура должна уменьшиться, чтобы врачпозволилмальчикуидтившколу?


26.8. Первый воздушный термоскоп, в 1592 г . создан-ный Галилео Галилеем, состоял из стеклянногошараиоткрытойватмосферутрубки(см .рисунок,с .118) .Померенагреваниявоздухавшаревысотастолбикаводывтрубкеизменяется .Почемутермо-скопГалилеяневозможнопроградуировать?

118

26.9. В XVII в . Торричелли создал жидкостный термо-скоп, в трубку которого был налит спирт (см . ри-сунок) . Действие прибора основывалось на расши-рении спирта при нагревании . В отличие от тер-москопа Галилея термоскоп Торричелли можнопроградуировать .Почему?


26.10. Градуируяспиртовойтермометр,расстояниемеждуточкамиплавленияльдаикипенияводыразделилина25равныхчастей .Определитеценуделенияэто-го термометра .

26.11. Цена деления ртутного термометра равна 0,5 °С,арасстояниемеждуближайшимиметкаминашка-ле — 1 мм . На сколько изменится высота столби-ка ртути в термометре, если температура повысит-сяна15 °С?

26.12. Мог бы работать обычныйжидкостный термометр,еслибыкоэффициентытепловогорасширениястек-лаижидкости совпадали?

26.13. Как бы вел себя столбик жидкости в термометре,если бы коэффициент теплового расширения сте-клянной трубки был больше, чемжидкости?

26.14. Двумя одинаковыми термометрами измеряют тем-пературуводыиз-подкрана:первымприкоснулиськкаплеводы,авторойпоместиливстакансводой .В каком случае показания термометра будут болееблизкик действительной температуре воды?

26.15. Как обычным термометром по возможности болееточноизмерить температурунебольшогожука?

119

Задача для любознательных

26.16. Медицинские термометры имеют шкалу до 42 °С .Как измеряют температуру заболевшим жителямтропических стран? Ведь там температура воздухавыше 42 °С и столбики термометра полностью за-полненыртутью ещедоиспользования .

27. внутренняя ЭнерГия. иЗменение внутренней ЭнерГии


27.1. Как изменится внутренняя энергия кирпича, еслиегопогрузитьвгорячуюводу?поднятьспервогоэта-жана второй?

27.2. Встакансгорячейводойпогрузилиметаллическийшарик .Изменитсяликинетическаяэнергиямолекулшарика? потенциальная? Если изменится, то как?

27.3. Ладони можно нагреть, прижимая их к какому-нибудь нагретому телу, например к стенке печи .Также ладони можно потереть друг об друга . Чемотличаются эти способынагревания?

27.4. Когда стальнойножзатачиваютна точильномкру-ге, он сильнонагревается .Акак ещеможноповы-сить температуруножа?

27.5. Если налить кипяток вметаллическуюкружку, тоонадовольнобыстростанетгорячей .Какимобразомтепло откипяткапереходитк стенкамкружки?

27.6. Почемурадиаторыобогревателейизготавливаютнеизпластика, аизметалла?

27.7. Для чего трубы тепловых сетей обматывают мине-ральнойватой?

27.8. Почему длякипячения воды в кастрюлемынагре-ваемднокастрюли, ане еекрышку?

27.9. В электрическом чайнике спираль расположена надне .Почемуненабоковойстенкеилиподкрышкой?

120

27.10. Солнце—звезда,дающаяземлянамтеплодляжиз-ни .КакСолнце«передает» теплонаЗемлю?

27.11. Почему для правильного измерения температурывоздуха,особеннолетом,термометрнадоразмещатьв тени?


27.12. Со стола взяли два стальных шарика — большойи маленький — и погрузили в кастрюлю с кипя-щейводой .Какизменитсявнутренняяэнергияша-риков?На одинаковоели значение онаизменится?

27.13. Когда повышается температура воздуха, столбиктермометратожеподнимается .За счетчеговозрас-тает егопотенциальная энергия?

27.14. На чем основывается способ получения огня, про-иллюстрированныйнарисунке?

27.15. Почему бойцы, десантирующиеся из вертолетов наканатах (см . рисунок), обязательно надевают пер-чатки?

27.16. Почемунагреваетсяметаллическийпровод,еслиегонесколькораз согнутьи разогнуть?

27.17. Какие превращения энергии приводят к тому, чтопробка вылетаетизпробирки (см . рисунок)?

К задаче 27.17К задаче 27.14 К задаче 27.15

27.18. Можно ли сделать так, чтобы внутренняя энергиятела, над которым совершают работу, осталась не-изменной?Еслиможно, токакимобразом?

27.19. Чтобыпищавкастрюледольшеоставаласьтеплой,кастрюлючастоукутываюттеплымодеялом .Можноли спомощьютеплого одеяла«сохранять»холод?

121

27.20. Зачемсадовникиосеньюзасыпаюткустырозстаройлиствой?

27.21. Нарисункеизображенворобейзимойилетом .Опре-делите,какойпорегодасоответствуютслучаиаиб?

а б

27.22. В чайниках с большим слоем накипи на стен-ках вода закипает значительно дольше . Почему?

27.23. Легко одетый человекможет находиться на холод-ном воздухе довольно долго, а в холодной воде —быстро замерзает .Почему?

27.24. Почему в безветренную погоду дым от костра под-нимается вертикально вверх?

27.25. Почемурадиаторыотопленияцелесообразнораспо-лагать под окнами, а не над ними или на стенах,где совсемнет окон?

27.26. Вкаком случае вода в ведре быстрее остынет: еслибросить в него кусок льда или поставить ведро налед?

27.27. Зачем в корпусах компьютеров делают отверстияи ставят вентиляторы?

27.28. Надачныхучасткахжителидовольночасто строятлетниедуши—баксводой,расположенныйнавы-соте2м,итрубкасдушевойнасадкой .Засчетчегоподогреваетсяводавбаке?Каксделатьпроцесспо-догрева водынаиболее эффективным?

27.29. Дажевморознуюпогодуснегтаетподсолнечнымилучами .Какойснегбудеттаятьбыстрее:чистый(загородом)или грязный (в городе)?Почему?

27.30. Газгольдеры—резервуарыдляхраненияотопитель-ного газа — красят в серебристый цвет . Почему?

27.31. Какиевидытеплообменасведеныкминимумувсо-временныхоконных системах?

122

27.32. Зачем в термосах откачивают воздух, находящий-сямеждустенкамиколбы,аеевнутреннююповерх-ностьпокрывают слоемполированногометалла?

27.33. Впоследнеевремяприобрелапо-пулярностьтакназываемая«тер-мосумка» (см . рисунок) . Внутриона покрыта похожим на метал-лическую фольгу материалом,между«фольгой»ивнешнейтка-нью вложен вспененный поли-уретан, а сверху сумка плотнонакрыта крышкой . Какие видытеплообменавтакихсумкахсве-деныкминимуму?


27.34. В горах даже летом могут быть очень холодныеночи .Почемувтакуюночьтуристам,одетымвлег-куюлетнююодежду,следуетнеспать,адвигаться?

27.35. Стальной шарик падает с некоторой высоты настальнуюплитуиподскакиваетдоначальнойвысо-ты .Какизменяетсяеговнутренняяэнергия?Акакизменяетсявнутренняяэнергияшарика,еслионпа-даетнапесок?

27.36. Разогреввпечижелезнуюболванку,кузнецкладетее на холодную наковальню и частыми и сильны-миударамикует .Почемутемператураболванкинеуменьшается, а дажеувеличивается?

27.37. Небольшиеметеорныетела(см .рисунок)полностьюсгорают в атмосферена высотах до 80км .Чем вы-звано такое значительноенагревание?

123

27.38. На рисунке изображен кратер диаметром 1200 ми глубиной 180 м, возникший в Аризоне 50 тыс .лет назад от удара метео-рита массой более 300 тыс .тонн . Исследования не вы-явили значительного коли-чества метеоритного веще-ства . Куда оно делось и засчет какой энергии образо-валсякратер?

27.39. Ванна с водой комнатной температуры имеет зна-чительно большую внутреннюю энергию, чем чай-ная ложка, помещенная в чашку с горячим чаем .В каком направлении будет происходить теплооб-мен, еслиложкупогрузить в ванную?

27.40. Дом, стены которого изготовлены из смеси глиныисоломы,значительнолучше«держит»тепло,чемдом из кирпича или бетона, при условии одинако-вой толщиныстен .Почему?

27.41. Швейная нить в пламени свечи быстро перегора-ет . Если несколько раз намотать нить на металли-ческийцилиндрипоместитьегонадпламенемсве-чи,нитьне будетперегорать .Почему?

27.42. Еслив30-градусныйморозневзначайпритронутьсякметаллуидеревуязыком,токметаллуязыкпри-мерзнет,акдереву—нет .Ачтобудет,еслипритро-нуться языком к металлу и дереву в 50-градуснуюжару?

27.43. В стаканчике из тонкой бумагиможно закипятитьводу на газовой горелке .Почему бумага не сгораетвпламени горелки?

27.44. Всильныеморозынавнутреннихповерхностяхоконпоявляетсяроса,аиногдаиизморозь .Накакойча-сти окна она появляется — верхней или нижней?Объяснитепочему .

27.45. Какбыстрееохладитькофевчашке:сразуналитьхо-лодноемолокоилиподождать5мин,азатемналить?

124

27.46. В состоянии невесомости невозможно вскипятитьводу без принудительного постоянного перемеши-вания .Почему?

27.47. Почему тяга в кирпичной трубе лучше, чем в ме-таллической трубе такойже высоты?

27.48. В парниках, даже если их не отапливать, теплои впрохладнуюпогоду .Почему?

27.49. Зимойвтепловойсетипроизошлаавария,имного-этажныйдомнанесколькоднейосталсябезотопле-ния . Кто из жителей будет больше страдать от хо-лода: чьи окна выходят на юг или на север, и по-чему?

27.50. Воздухпрозрачен,оннепоглощаетсолнечныелучи,поэтомунеможетнагреватьсянепосредственноими .Почемуже летним знойным днем воздух достаточ-но горячий?


27.51. В сильный мороз в естественных водохранилищаху дна размещается слой теплой воды при темпера-туреоколо+4°С .Непротиворечитлиэтоизвестно-муфакту,чтохолоднаяводаопускаетсявниз,ате-плаяподнимается вверх?

27.52. На высоте 10 км даже надАфрикой температура возду-ха ниже –40 °С . Почему надтропикамитакаянизкаятем-пература?

27.53. На рисунке изображена кон-струкция инерционного тер-мометра, используемого наметеорологических станцияхилисадовыхучастках .Онпо-казываетсреднюютемперату-рузанесколькосуток .Каконработает?

вода

термос

125

28. количеСтво теПлоты, идущее на наГревание тела или выделяЮщееСя При еГо оХлаждении. удельная теПлоемкоСть


Задача.Вмедномчайникемассой200гнаходится0,55лводыпри температуре 10 °С . В результате теплообмена чайникубыло передано 23,86 кДж теплоты . До какой температурынагрелась вода?

Дано:

м 200 г 0,2m = = кг3

в 0,55 л 0,00055 мV = =t1 10= °C

23,9 кДж 23 900 ДжQ = =

cм

Дж

кг= ( )⋅°400

C

cв

Дж

кг= ( )⋅°4200

C3

? 1000 кг/мρ =

РешениеВ результате теплообмена междучайником и водой начальная тем-пература чайника такая же, каки воды . Переданное чайнику ко-личествотеплотыизменяеттемпе-ратуруводыичайникаодинаково:

м вQ Q Q= + ,

Q c m t tм м м= −( )2 1 ,

Q c m t t c V t tв в в в в в= −( ) = −( )2 1 2 1ρ .t2 —?

Отсюда

( ) ( ) ( ) ( )м м 2 1 в в в 2 1 м м в в в 2 1Q c m t t c V t t c m c V t t= − + ρ − = + ρ ⋅ − .


м м в в в

2 1

Q

c m c Vt t

+ ρ= + .


t2[ ] = ° + = ° + = °

⋅°⋅ +

⋅°⋅ ⋅

°+

°

C C C

C C C C3

3

Дж

Дж

кгкг

Дж

кг

кг

мм

Дж

Дж Дж .


t2 10 2023 900

400 0 2 4200 1000 0 00055{ } = + =

⋅ + ⋅ ⋅, , .

Следовательно, t2 20= °C .Ответ: t2 20= °C .

126


28.1. В два сосуда налили воду доодного уровня (см . рисунок) .Потомводунагрелина1°С .Ка-кой из сосудов получил боль-шееколичество теплоты?

28.2. Какоеколичествотеплотынужно,чтобы1кгжеле-занагретьна2 °С?

28.3. Какое количество теплотынужно, чтобы2 кг алю-миниянагретьна1 °С?

28.4. УдельнаятеплоемкостьводыравнаДж

4200кг C⋅°

.Чтоэто означает?

28.5. Удельная теплоемкостьмедиравнаДж

400кг C⋅°

.Чтоэто означает?

28.6. Медную,стальнуюиалюминиевуюдеталиодинако-воймассыохладилина1°С .Какаяиздеталейотда-ла большее количество теплоты?Внутренняя энер-гиякакойдеталиизмениласьменьшевсего?

2-й уровень сложности 28.7. Какая система отопления более эффективна: паро-

вая (как теплоноситель используется горячий пар)или водяная (теплоноситель—горячая вода)?

28.8. Гдеболеемягкийклимат:вХарьковеиливофран-цузскомпортуГавр?Оба городарасположеныпри-близительнона однойшироте .

28.9. Встальнуюкружкумассой300гналили300гводыи поставили нагреваться на плиту . На что пойдетбольшее количество теплоты: на нагревание круж-кииливоды?

28.10. Нарисункеизображеныгра-фики зависимости темпера-туры от полученного коли-чества теплоты для двухметаллическихбрусководи-наковоймассы .Укакогоизметалловудельнаятеплоем-кость больше? Ответ объяс-ните .

1 2

O Q

t1

2

127

28.11. Сколько потребуется тепла, чтобы свинцовый бру-сокмассой35кгнагретьна35 °С?

28.12. Какоеколичествотеплотыотдастдеревяннаялавкамассой 15 кг, нагретая солнечными лучами днем,еслиночьюостынетна15 °С?

28.13. Медную заклепкумассой50 г нужнонагреть от 20до370 °С .Сколько тепладля этогопотребуется?

28.14. Стальная деталь массой 5,5 кг остыла от 257 до57 °С .Какоеколичество теплотыотдаладеталь?

28.15. Металлическому цилиндру массой 250 г передали46кДжтепла,ионнагрелсяот25до225°С .Изка-когометаллаизготовленцилиндр?

28.16. На нагревание кирпича массой 3,2 кг на 21 °С за-траченостолькожетепла,сколькотребуетсядляна-гревания 0,88 л воды на 16 °С . Определите удель-нуютеплоемкостькирпича .

28.17. Валюминиевойкастрюлемассой500гподогревают3,5 л воды от 20 °С до кипенияпри 100 °С .Сколь-ко тепладля этогопотребуется?

28.18. В стальнойваннемассой40кг,наполненной200лмашинногомасла с температурой 17 °С, нагреваютмедные детали массой 85 кг . Какое количество те-плоты нужно затратить, чтобы довести температу-ру ванныдо167 °С?

28.19. Насколькоградусовподниметсятемпературасталь-нойдеталимассой8,4кг,еслипередатьейтакоежеколичествотеплоты,котороенеобходимодлянагре-вания900 г водына15 °С?

28.20. В калориметре нахо-дится1лводы(см .ри-сунок),засчетэнергииопускающихся разно-весоввращаютсялопа-сти винта . Вследствиесопротивленияводана-гревается . На скольконагрелась вода, когда

128

каждыйразновесопустилсяна10м?Массакаждо-го из разновесов 8,4 кг . Считайте, что всямехани-ческаяэнергияразновесовперешлавовнутреннююэнергиюводы .

28.21. Двигательмощностью25Втвтечение7минзастав-ляет вращаться лопасти винта внутри заполненно-го водой калориметра . За счет сопротивления воданагреваетсяна 1 °С .Сколько водынаходится в ка-лориметре?

28.22. С высоты 14 м на песок падает свинцовый шар .На сколько градусов нагреетсяшар, если 50% егопотенциальной энергии перейдет во внутреннюю?

28.23. На сколько градусов нагревается вода в водопаде,падающемсвысоты70м?Считайте,что60%меха-нической энергии воды переходит во внутреннюю .


28.24. КакиеизмененияпроизошлибынаЗемле, если быудельнаятеплоемкостьводыбылав10разменьше?

28.25. На плиту поставили алюминиевую кастрюлю с во-дой .Массыкастрюлии воды одинаковы .Какойизизображенных на рисунке графиков зависимостиполученного количества теплоты от времени соот-ветствуеткастрюле, акакой—воде?

28.26. На плиту поместили калориметр с водой, медныйи стальной бруски . Массы воды, меди и стали яв-ляются одинаковыми . Какой график зависимоститемпературытелотвременисоответствуетводе,ка-кой—меди, а какой— стали? Объясните почему .Потеритеплавокружающуюсредунеучитывайте .

O Ot t

Q t1 1

2

2

3


129

28.27. Почему невозможно довести до кипения чайник,полныйводы,подогревая егопламенем свечи?

28.28. Летомнадачномучасткепостроилибассейндлиной4 м,шириной 2 м и глубиной 1,5 м . Утром полно-стьюнаполнилибассейнводойизколодца,темпера-туракоторой14°С .Какоеколичествотеплотыполу-чилаводавбассейнеотгорячеговоздухаиссолнеч-нымилучами,есливечеромтемператураводыбыларавна18 °С?

28.29. Стальное зубило строительного перфоратора за15 мин работы нагрелось на 180 °С . Считая, что30% энергии ударов перфоратора пошло на нагревзубила,найдитемощностьперфоратораисовершен-нуюим за 15минработу .Масса зубила3кг .

28.30. При сверлении отверстия в стальной детали дви-гатель электродрели совершил работу 90 кДж .Насколькоградусовнагрелосьстальноесверломас-сой100г, еслинанагревпошло2,5%затраченнойдвигателем энергии?

28.31. Санкисмальчикомобщеймассой60кгнаскорости5м/свыехалинаасфальтиостановились .Насколь-конагрелисьстальныеполозьясаноквследствиетре-ния, если 20% их механической энергии перешлово внутреннюю энергию полозьев? Масса каждогополоза1кг .

28.32. Свинцовыйшар пробивает доску и уменьшает ско-рость с 300до200м/с .На сколькоповысится тем-пературашара за счет трения в доске, если на на-гревпойдет28%работы сил трения?


28.33. Может ли падающая с некоторой высоты капляводынагретьсядотемпературыкипениявследствиеудара об землю?

28.34. Два одинаковых свинцовыхшара, двигавшихся соскоростью20,5м/скаждый,сталкиваютсяислипа-ются .Насколькоградусовониприэтомнагреваются?

130

28.35. По горизонтальному участку дороги с постояннойскоростью 1 м/с тянут стальной брусок . На сколь-коградусовнагреетсябрусоквтечение10минвслед-ствиетренияодорогу?Коэффициенттрениямеждудорогойибруском0,6,вокружающуюсредууходит50%тепла,полученного от трения .

29. теПловой баланС*


Задача.Сколькогорячейводы,взятойпритемпературе60°С,нужно добавить к 120 л холодной при 20 °С, чтобы подгото-витьваннустемпературойводы36°С?Теплообменомсокру-жающей средойпренебречь .

Дано:t1 60= °Ct2 20= °CV2 120= л

к 36 Ct = °

РешениеПри смешивании горячей и холодной воды про-исходиттеплообмендотехпор,покатемпературавсей воды не станет t

к . Количество теплоты, по-

лученноехолоднойводой,( )1 1 к 1Q cm t t= − − .

Количествотепла,котороеполучилахолоднаявода,( )2 2 к 2Q cm t t= − .

V1 —? V—?

По условию задачи теплообмен происходит только с водой .В соответствии с уравнениемтеплового баланса Q Q1 2= .Отсюда:

( ) ( )1 к 1 2 к 2cm t t cm t t− − = − ,

( ) ( )1 1 к 2 к 2m t t m t t− = − ,

( ) ( )1 1 к 2 к 2V t t V t tρ − = ρ − ,

( ) ( )1 1 к 2 к 2V t t V t t− = − .

Окончательнополучим:к 2

1 к

1 2

t t

t tV V

−−

= .

Общееколичество водыв ванной:

к 2 1 2

1 к 1 к

1 2 2 2 2

t t t t

t t t tV V V V V V

− −− −

= + = + = .

*Взадачахэтогопараграфанеучитывайтетепловыепотери,еслинесказано обратного .

131


V1[ ] = =° − °° − °

м м3 3C C

C C, V[ ] = =° − °

° − °м м3 3C C

C C .


V1{ } = ⋅ =−−

120 8036 20

60 36, V{ } = ⋅ =−

−120 120

60 20

60 36 .

Следовательно, 31 80 мV = , 3120 м .V =

Ответ: 31 80 мV = , 3120 м .V =


29.1. Раскаленную стальную деталь погружают в воду .Массыдеталииводыодинаковы .Наодинаковоеликоличество градусов изменятся температуры водыи детали при установлении теплового равновесия?

29.2. В одинаковые сосуды с одинаковым количествомводыодинаковойтемпературыопускаютдванагре-тыхшараодинаковоймассы,изготовленныеизже-лезаисвинца .Начальныетемпературышароводи-наковы .Всосудескакимшаромконечнаятемпера-тура будет более высокой?


29.3. Послетогокаквваннудобавили5лкипятка,общееколичество воды стало равным 100 л . После уста-новления теплового равновесия температура водыв ванной стала равной 35 °С . Вычислите началь-нуютемпературу водыв ванной .

29.4. Длямытьяпосудымаманалилавтаз4лводыпритемпературе12 °С .Сколькокипятканужнодолитьв таз, чтобыполучить водупри50 °С?

29.5. Сколькохолоднойводыпритемпературе8 °Снуж-но добавить к 80 л горячей воды при 90 °С, чтобыподготовить ванну с температуройводы30 °С?

29.6. В стальной чайник массой 500 г при температуре20 °Сналили500 г горячей водыпри90 °С .Какаятемпература водыустановится в чайнике?

132

29.7. Чтобы охладить раскаленную до 100 °С чугуннуюсковороду массой 2 кг, в нее наливают 0,5 л водыпритемпературе12°С .Докакойтемпературыосты-нет сковорода?

29.8. Вмедномкалориметремассой 50 г находится 200 гводыпритемпературе11,5°С .Внегопогрузилиметал-лическийцилиндрмассой100г,которыйдоэтогопро-должительноевремяпролежалвкипятке .Врезуль-татетеплообменавкалориметреустановиласьтемпе-ратура14°С .Изкакогометаллаизготовленцилиндр?


29.9. В кастрюлю наливают восемь полных стаканов хо-лоднойводыпри температуре10 °Сипятьполныхстакановгорячейводыпри80°С .Какаятемперату-раустановитсявкастрюле?Теплоемкостьюкастрю-липренебрегите .

29.10. Сколько нужно холодной и горячей воды, чтобыприготовить ванну на 200 л при 28 °С?Температу-ра воды до смешивания соответственно 10 и 85 °С .

29.11. Вванну,гдебыло100лхолоднойводыпритемпера-туре9°С,долили60лгорячейводыпри81°С .По-сле установления теплового равновесия температу-раводывваннойравна35°С .Былилипотеритеп-ла вследствие теплообмена с окружающей средой?

29.12. Ученикрассчитал,скольконужногорячейводыпритемпературе80 °С,чтобы100 г холоднойводыпри8 °С нагреть до 20 °С . Какую поправку в расчетынужно внести, чтобы учесть теплоемкость калори-метра, в которомнаходится холодная вода? Тепло-емкостькалориметра50Дж/°С .


29.13. Вкалориметрсводойпритемпературе20°Спогру-жаютнагретыйвкипяткешарик .Температураводыподнимается на 2 °С . На сколько еще подниметсятемпература воды в калориметре, если в него опу-стить ещедва такихженагретыхвкипяткешари-ка?Первыйшарикостается вкалориметре .

133

30. теПлота СГорания тоПлива. кПд наГревателя


Задача. На спиртовку ставят стальной стакан с водой притемпературе 12 °С .Какой объем спирта нужно сжечь, чтобыдовестиводудокипения?Массастаканаравна100г,воды—200 г,КПДспиртовки25% .

Дано:t1 12= °Ct2 100= °Cmс г кг= =100 0 1,

в 200 г 0,2 кгm = =η =25%

cв

Дж

кг= ( )⋅°4200

C

cст

Дж

кг= ( )⋅ °500

C

сп 3

кг

м800ρ =

7сп

МДж Дж

кг кг27 2,7 10q = = ⋅

РешениеПри сгорании искомого объемаспирта выделяется некоторое ко-личество теплоты

нагр сп сп сп сп спQ q m q V= = ρ .Нанагреваниеводыистаканатак-жетратитсяопределенноеколиче-ство теплоты

Q c m t t c m t t c m c m t tзатр в в ст с в в ст с= −( )+ −( ) = +( )⋅ −( )2 1 2 1 2 1

Q c m t t c m t t c m c m t tзатр в в ст с в в ст с= −( )+ −( ) = +( )⋅ −( )2 1 2 1 2 1 .СогласноопределениюКПДнагре-вателя

η = ⋅Q

Qзатр

нагр

100% .

спV —?

Отсюда

ηρ

= ( ) ( ) ⋅+ ⋅ −c m c m t t

q Vв в ст с

сп сп сп

2 1 100% .


Vc m c m t t

qспв в ст с

сп сп

= ( ) ( ) ⋅+ ⋅ −2 1 100

η ρ% .


Vсп3

Дж

кгкг

Дж

кгкг

Дж

кг

кг

м

м[ ] =

( )

⋅ =⋅°⋅ +

⋅°⋅ ⋅ ° − °

⋅ ⋅

C CC C

3%

% .

134


{ } ( ) ( )7

5сп

4200 0,2 500 0,1 100 12

25 2,7 10 800100 1,45 10 .V −⋅ + ⋅ ⋅ −

⋅ ⋅ ⋅= ⋅ = ⋅

Следовательно, 5 3сп 1,45 10 м .V −= ⋅

Ответ: 5 3сп 1,45 10 м .V −= ⋅


30.1. Сколько тепла выделяется при полном сгорании1кгкеросина?

30.2. Когдавыделяетсябольшетепла—приполномсго-рании2кг угляили2кг бензина?

30.3. Какоеколичествотеплавыделяетсяприполномсго-рании2,5кг древесногоугля?450 гкеросина?

30.4. Сколько теплотыможнополучить, еслиполностьюсжечь15,5кг дров?950 г бензина?

30.5. При полном сгорании некоторого количества керо-синаполучено23МДжтеплоты .Каковамасса сго-ревшегокеросина?

30.6. Сколько антрацита нужно сжечь, чтобы получить60МДжтеплоты?

30.7. Приполномсгорании2кггорючеговеществавыде-лилось 54МДж теплоты .Какова удельная теплотасгорания этого вещества?Что это за вещество?


30.8. Былополностьюсожжено2,5лкеросина .Какоеко-личество теплотыпри этомвыделилось?

30.9. Какое количество теплоты выделилось при полномсгорании15м3 сухихдубовихдров?

30.10. Приполномсгорании10кгбензинавыделитсятеп-лабольше,чемприсгораниитакогожеколичестваспирта .На сколько?

30.11. Во сколько раз теплота сгорания водорода больше,чем теплота сгоранияприродного газа?

30.12. Во сколько раз уменьшится потребность в топливепри переходе тепловой электростанции с угля наприродный газ?

135

30.13. Смесь, состоящая из 3 кг бензина и 2 кг спирта,полностью сгорает . Сколько тепла при этом выде-ляется?

30.14. Смешали5кгбензинаи5кгспирта .Присгоранииэтойсмесивыделитсятепламеньше,чемприсгора-нии10кг чистого бензина .На сколько?

30.15. Сколько водыможно нагреть на 23 °С за счет пол-ного сгорания10,5 г бензина?

30.16. На какую высоту можно поднять человека массой80 кг за счет энергии, выделяемой при сгорании100 г сахара?При сгорании 1 г сахара выделяетсяприблизительно17,2кДжэнергии .

30.17. Определите КПД нагревателя, если1

4 тепла, вы-

деляемого при сгорании в нем топлива, переходитв окружающуюсреду .


30.18. Почемувовзрывныхзарядахнеиспользуютбензинили керосин, хотя при сгорании они выделяют на-много больше тепла, чемпорох?

30.19. На газовой горелке в алюминиевом чайнике мас-сой 400 г нагревают 3 л воды .Сколько газа нужносжечь, чтобы вода нагрелась от 15 °С до кипения?КПДнагревателя40% .

30.20. Можнолинагретьвпечи100кгжелезадотемпера-турыплавления,еслисжечь2,5кгдревесногоугля?Начальная температура железа равна 35 °С, КПДпечи75% .

30.21. Вмеднойчашкемассой100гнаспиртовкенагрева-ют400млводыот15до95°С,расходуянаэто13,2гспирта .ОпределитепоэтимданнымКПДспиртовки .


30.22. Водородиприродныйгазсмешалииполучили4кгтопливасудельнойтеплоемкостью63Дж/кг .Опре-делитемассу водорода в смеси .

136

31. теПловые двиГатели. кПд теПловыХ двиГателей


Задача. Автомобиль мощностью 100 кВт проехал 240 км соскоростью80км/ч .Скольколитровбензинаизрасходовалав-томобиль?КПДдвигателя35% .

Дано:5100 кВт 10N = = Вт

5240 км 2,4 10l = = ⋅ мкм м

год с

280 22

9v = =

η =35 %

3

кг

м710ρ =

7МДж

кг

Дж46 4,6 10

кгq = = ⋅

РешениеАвтомобиль затратил на путь опре-деленноеколичество бензина,кото-рый,сгораявцилиндрахдвигателя,выделилколичество теплоты

бенз .Q qm q V= = ρЗавремядвижениядвигательсовер-шилработу

A Nt Nl

v= = .

Согласно определениюКПД

η = ⋅AQ

100% .V—?

Отсюдаполучаем

ηρ

= ⋅N

l

vq V

100% .

Окончательнополучаем:

VNl

q v= ⋅

η ρ100% .


V[ ] = ⋅ = =⋅

⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅Вт м

Дж

кг

кг

м

м

с

Вт с м

Джм

%3

33% .


V{ } = ⋅ =⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

10 2 4 10

35 4 6 10 710 222

9

5 5

7

100 0 0945,

,

, .

Следовательно, 30,0945 м 95 л .V = ≈Ответ: 95 л .V =

137


31.1. Можно ли считать изобра-женную на рисунке установ-ку тепловым двигателем?Если да, то укажите, какиепревращения энергии про-исходят в таком двигателе .

31.2. Накакихтранспортныхсред-ствах используют тепловыедвигатели: автомобиль, авто-бус, трамвай, троллейбус, са-молет,спортивныйвелосипед?

31.3. Почемувпоездахметрополитенанеиспользуютдви-гателивнутреннего сгорания?

31.4. Почемувразвитыхстранахкпроизводителямавто-мобилей предъявляются оченьжесткие требованияотносительно полноты сгорания топлива в двига-телях?

31.5. Гдемассовоиспользуютнаиболеемощныетепловыедвигатели?

31.6. Накакихтранспортныхсредствахиспользуютнаи-более мощные поршневые двигатели? Что это задвигатели?

31.7. Тепловой двигатель получает от сгорания горюче-го 100 МДж теплоты, а отдает окружающей среде70МДжтеплоты .Какуюработу он совершает?

31.8. За один цикл тепловой двигатель совершил работу50Дж .Приэтомпотеритеплавокружающуюсре-ду составляют 100 Дж . Сколько тепла за цикл по-лучилдвигатель?

31.9. Дизельныйдвигательполучаетотсгораниягорючего20МДжтеплотыисовершаетработу7МДж .Сколь-котеплавокружающуюсредуонприэтомотдает?


31.10. Почему пар, прошедший через паровую турбину,имеетменьшуютемпературу, чемпарна входе?

138

31.11. Почемубольшинствотепловыхдвигателейимеетра-диатор с водой?

31.12. Порисункуназовитетактыработычетырехтактно-го двигателявнутреннего сгорания .

а б в г

31.13. В какой момент рабочая смесь в цилиндрах двига-телейвнутреннегосгоранияимеетнаибольшуювну-треннюю энергию: в конце такта «сжимание» иливначале такта«рабочийход»?

31.14. Накакихтактахработычетырехтактногодвигателявнутреннего сгорания открыты два клапана? хотябыодин? оба закрыты?

31.15. Почемувдизельныхдвигателяхдляподачитопли-ва в цилиндрыиспользуютсянасосы высокого дав-ления?

31.16. Один двигатель для совершения работы использу-

ет1

3 теплоты, выделяемой при сгорании топлива,

а второй —1

4 . Мощность и стоимость двигателей

одинакова .Какойиз этих двигателей выустанови-ли бына собственныйавтомобиль?Почему?

31.17. Присгораниипорциитопливавдвигателевнутрен-него сгорания выделилось 100МДж теплоты .Дви-гатель при этом совершил работу 30МДж . Вычис-литеКПДдвигателя .

31.18. Двигательполучилот сгорания горючего250МДжтеплоты и отдал в окружающую среду 200 МДжэнергии .ОпределитеКПДдвигателя .

139

31.19. В цилиндрах дизельного двигателя выделилось120МДжтеплоты,80МДжтеплотыперешловокру-жающуюсреду .ОпределитеКПДдвигателя .

31.20. Двигательсовершилработу100кДж .Приэтомпоте-ритеплавокружающуюсредусоставляют300кДж .ОпределитеКПДдвигателя .

31.21. ОпределитеКПДдвигателядизель-электростанции,котораядляпроизводства26,7МДжэлектроэнергиииспользует2л дизельного топлива .

31.22. Двигатель грузовика за 1 ч использовал 20 кг ди-зельноготоплива .ОпределитеКПДдвигателя,еслионразвивалмощность77кВт .

31.23. Определитемассу бензина, расходуемого автомоби-лемза10мин,еслимощностьегодвигателя55кВт,аКПД—25% .

31.24. Мощнейшимпоршневымдвигателемвмиреявляет-сядизельWartsila-SulzerRTA96-C .Егомаксималь-наямощность108920л .с .,аКПДв2разапревыша-ет КПД обычного автомобиля и составляет 51,7% .Сколькомазутатратитэтотдвигательзанеделюра-боты,еслиразвиваетполовинусвоеймаксимальноймощности?

31.25. Какуюполезнуюработу совершитдвигательэколо-гически чистого автомобиля с КПД, равным 30%,еслииспользует15л спирта?

31.26. За3чработыгазоваятурбина,КПДкоторой40%,использовала628кгкеросина .Какуюмощностьраз-вивала турбина?


31.27. На современной тепловой электростанции для про-изводства каждого мегаджоуля электроэнергии ис-пользуется в среднем 105 г угля . Сколько потребу-етсяуглядляработытакойэлектростанциивтече-ниегода,еслиееэлектрическаямощность500МВт?ОпределитеКПДэлектростанции .

140

31.28. Автомобиль расходует на 100 км пути 6 л бензинапри скорости 90 км/ч . Какую мощность при этомразвивает двигатель, если егоКПДравен25%?

31.29. Сколько дизельного горючего расходует тепловозна путь из Киева до Одессы (расстояние 500 км),если тянет поезд массой 5000 т? Коэффициент со-противления движения 0,008, КПД двигателей те-пловоза—35% .

31.30. Чтобы добраться из Львова в Донецк (расстояние1300 км), водитель грузовика залил в баки 600 лдизельного горючего . Сколько горючего осталосьв баках по прибытии в место назначения? Массагрузовикаравна12 т, среднийкоэффициент сопро-тивления движения—0,05,КПДдвигателя грузо-вика—39% .

32. Плавление и криСталлиЗация. удельная теПлота Плавления


Задача.Сколькотеплотынужно,чтобыполучитьиз2кгльдапри температуре–20 °Сводупри40 °С?

Дано:m =2 кгt1 20= − °Ct2 40= °Cпл 0 Ct = °

cл

Дж= ( )⋅°2100

кг С

cв

Дж= ( )⋅°4200

кг С

л

Дж

кг332 000λ =

РешениеДлятогочтобыизольдаполучитьводу,егонужносначаланагретьдоточкиплавленияQ c m t t1 1= −( )л пл ,расплавить,Q m2 = λл ,аза-темнагретьводу,полученнуюврезультатетаянияльда, Q c m t t3 2= −( )в пл .

Находим общее количество теплотыкак сумму Q Q Q Q= + +1 2 3 .Окончательнополучим:

( ) ( )л пл 1 л в 2 плQ c m t t m c m t t= − + λ + − =

( ) ( )( )л пл 1 л в 2 пл .m c t t c t t= − + λ + −Q—?

141


Q[ ] = ⋅ ° − °( ) + + ° − °( )

=⋅ ° ⋅ °

кг ДжДж

кг

Дж

кг

Дж

кгС СС С С С .


Q{ } = ⋅ ⋅ − −( )( ) + + ⋅ −( )( ) =2 2100 0 20 332 000 4200 40 0 1100 0001084000 .

Следовательно, 1 084 000 Дж 1,1МДжQ = ≈ .

Ответ: Q =1,1МДж .


32.1. Чтоозначаетутверждение«удельнаятеплотаплав-ленияалюминия393кДж/кг»?

32.2. Серебрянуюи стальнуюзаготовкиодинаковоймас-сы нагрели до температур плавления . Для плавкикакой из заготовок требуется большее количествотеплоты?во сколькораз?

32.3. Приплавлениитемпературакристаллическоготелаостаетсянеизменной .Ачтопроисходитсовнутрен-ней энергией тела?

32.4. Какоеиз телимеетбольшуювнутреннююэнергию:кусок льда массой 1 кг при 0 °С или 1 кг воды,взятой при той же температуре? на сколько боль-шую?

32.5. Вкастрюлесводойплаваеткусокльда .Прикакомусловиионне будет таять?

32.6. Железо,медь,алюминийиоловонагрелидо700°С .Какой из металлов перед нагреванием необходимобылопоместить в сосуд, акакойнет?Почему?

32.7. Можноливчугунномкотлерасплавитьсеребро?же-лезо?

32.8. Если в ящик, со всех сторон обложенныйпенопла-стом, положить продукты питания и пластиковуюбутылкусольдом,тодлительноевремятемпературавнем будет держатьсяна отметке0 °С .Почему?

32.9. Изморозильнойкамерыдосталикусокльдаиполо-жилинатарелку .Почемуледнесразуначинаетта-ять, ведь температура вкухнепревышает0 °С?

142

32.10. В продовольственныхмагазинах свежуюрыбукла-дутнаоткрытыеприлавкиследовойкрошкой .По-чему рыба в этом случае не замерзает, как в моро-зильнике?

32.11. Если заполненную водой стеклянную бутылку вы-нести на мороз, то спустя некоторое время бутыл-калопнет .Почему?

32.12. С какойцелью зимой в радиаторыавтомобилей за-ливают жидкость с более низкой температурой за-мерзания,чему воды?

32.13. Какое количество теплоты нужно передать кускульдамассой5кг,взятогопри0°С,дляполногота-яния?

32.14. Какоеколичество теплотывыделитсяприкристал-лизации 6 кг меди? Медь взята при температурекристаллизации .


32.15. Какизменилсябыходпроцессов,наблюдаемыхвес-ной при температуре воздуха выше 0 °С, если быудельная теплота плавления льда была такой же,как у ртути? Удельная теплота плавления рту-ти в 80 раз меньше удельной теплоты плавленияльда .

32.16. Нужно расплавить два бруска одинаковой массыпри температуре 0 °С — оловянный и свинцовый .Длякакогоизбрусковпонадобитсябольшееколиче-ствотеплоты?Температураплавлениясвинцаболь-ше, чем олова .

32.17. Стальной и алюминиевый цилиндры одинаковыхразмеров вынули из сосуда с тающим льдом . Длярасплавки какого из цилиндров понадобится боль-шее количество теплоты? во сколько раз большее?

32.18. Насколькоможнобылобынагреть1кгводызасчеттепла,необходимогодлятаяния1кгльдапри0 °С?

143

32.19. Какоеколичество теплотынужно затратить, чтобыиз4кгснегапритемпературе–10°Сполучить4кгкипятка?

32.20. Какоеколичество теплотынужно затратить, чтобырасплавить 500 г свинца, взятого при температуре27 °С?

32.21. В стальном тигле массой 500 г мастер расплавил200голова .Какоеколичествотеплотыбылозатра-чено, еслиначальная температура олова32 °С?

32.22. В морозильную камеру поместили алюминиевуюформу для получения льда, полностью наполнен-нуюводой .Какоеколичествотеплотыотдастформа,если ее начальная температура 22 °С, масса 100 г,объем— 0,5 л? Морозильная камера обеспечиваетохлаждениедо–18 °С .

32.23. Израсплавленногосеребра,взятогопритемпературекристаллизации,отливаютвилку .Какоеколичествотеплоты выделится при кристаллизации и остыва-ниивилкидо62 °С?Масса вилки70 г .

32.24. Ювелирвыпустилизпечивформу25 г золотапритемпературекристаллизации .Какоеколичествоте-плотывыделитсяприкристаллизациииостываниизолотой отливкидо65 °С?

32.25. Изпечивформувылили500грасплавленногооловапритемпературе432 °С .Оловоохлаждаетсяикри-сталлизуется; образовавшаяся отливка остывает до32°С .Какоеколичествотеплотыприэтомвыделит-ся? Удельная теплоемкость расплавленного олова

250170Дж

кг ⋅ °( )C .

32.26. На электроплиту поставили металлический стакансо льдом .На рисунке (с . 144) приведен график за-висимости температуры стакана от количества те-плоты, полученного им от электроплиты . Назови-тепроцессы,соответствующиеразличнымучасткамграфика .Определите,какаямассальдабылавста-кане .Как по графикуможно определить удельную

144

теплоту плавления льда и удельные теплоемкостильдаи воды?Что для этогонеобходимо знать?

32.27. Двеметаллическиезаготовкиодинаковоймассыпо-очереднопомещаютвплавильнуюпечь .Нарисункеприведеныграфикизависимоститемпературызаго-товокотполученногоимиколичестватеплоты .Ука-когометалла удельная теплота плавления больше?Ответ объясните .

32.28. Металлическуюзаготовкупомещаютвплавильнуюпечь .Нарисункеприведенграфикзависимоститем-пературы заготовки от полученного ею количестватеплоты .Вкакомсостоянии(твердомилижидком)удельнаятеплоемкостьметаллабольше?восколькораз?Ответ объясните .

O OQ Q

t t1

2




40

–50

0

50

100

120 200 Q,Дж

t, °C

A

B C

D

32.29. Из плавильной печи рабочий достал два одинако-вых железных ковша с одинаковым количеством

145

расплавленного свинца . Один ковш поставил возлегорячейпечивцехе,авторойвынеснаулицу .Какойграфик зависимости температуры ковша от време-нисоответствуетпроцессуостыванияковшавцехе,акакой—наулице?Каквыпришликтакомувы-воду?Вкакое время годапроводился опыт?

O Ot t

t t

а б

32.30. На рисунке показан график изменения температу-рыстальногостаканасосвинцомсовременем .Ста-кан стоит на газовой горелке . Назовите процессы,соответствующиеразличнымучасткамграфика .По-чему участок GH более пологий, чем участок AB?Каковы температуры плавления и кристаллизациисвинца?

310

300

320

330

t

t, °C

A

B C

D E

F G

H

32.31. Постройте приблизительный график нагревания,плавленияикристаллизацииолова .

146


32.32. Как образуются сосульки? при каких погодныхусловиях? Почему чаще сосульки образуются бли-жек весне?

32.33. Встальнойкотел,имеющийформуполушария,на-лили воду, накрыли тяжелой крышкой и вынес-ли на ночь на мороз . К утру вода в котле замерз-ла,акрышкаподнялась .Почемуподняласькрыш-ка? За счет какой энергии была совершена работапоподнятиюкрышки?

32.34. Опытныесадовникивслучаевесеннихночныхзамо-розков во время цветения плодовых деревьев вече-ромобильнополиваютветкиводой .Почемуэтозна-чительноуменьшаетрискпотерибудущегоурожая?

32.35. ПривозвращениинаЗемлюипрохождениичерезат-мосферуповерхностькосмическихаппаратовнагре-ваетсядонесколькихтысячградусов .Этиаппаратыпокрыты специальнымиматериалами .Использова-ние материала с какими характеристиками позво-лит защитить экипажи от смертельной опасности?

32.36. Некоторые фирмы выпускают кастрюли с необыч-нымдном .Еслитакуюпустуюкастрюлюпоставитьна плиту, она довольно быстро нагревается до тем-пературыоколо98 °С,а затемпоглощаеттеплобезповышения температуры .Когда температура вновьначнет возрастать, кастрюлюнужно снять с плитыиположитьвнееовощи .Длительноевремятемпера-туравкастрюлебудетдержатьсянаотметке98 °С,овощи будут тушиться без воды . Что может нахо-диться в днекастрюли?

32.37. Израсплавленногосвинцаотливаютпластинкураз-мером 10 см 20 см 50 см× × . Какое количество те-плоты отдаст окружающей среде свинец, если егоначальная температура 700 К, а конечная 27 °С?

Удельная теплоемкость свинца 170Дж

кг ⋅ °( )C .

32.38. В калориметр, где находится вода при температу-ре 40 °С, положили кусок льда массой 400 г при

147

0 °C . Сколько воды было в калориметре, если весьледрастаяливкалориметреустановиласьтемпера-тура0 °С?

32.39. Какоемаксимальноеколичествольдапри0°Смож-ноброситьвсосуд,содержащий4кгводыпритем-пературе40 °С,чтобывесьледрастаял?

32.40. Кнаходящемусявкалориметремокромуснегумас-сой 500 г добавили 500 г кипятка . После установ-ления теплового равновесия температура в калори-метре достигла 30 °С . Сколько воды содержалосьв снегу?

32.41. Железныйбрусок,взятыйпритемпературе500 °С,бросают в сугроб при 0 °С . Остывая, брусок расто-пил2кг снега .Каковамасса бруска?

32.42. Вкастрюлюскипяткоммассой1кгбросаюткусоч-кильдапри0°С .Сколькольданужноброситьвка-стрюлю,чтобытемператураводысталаравна40°С?

ТеплоемкостькастрюлиДж

C1000

° .

32.43. Влункунаверхнейповерхностикускальдамассой2кгналивают100гводыпритемпературе20°С .Ка-кованачальная температуральда, еслипосле уста-новления теплового равновесия половина воды за-мерзла?

32.44. В содержащуюся в калориметре воду при темпера-туре25 °Сопускаюткусокльда .Массаводы400 г,масса льда— 200 г . Какова начальная температу-ра льда, если после установления теплового равно-весиявкалориметре осталось100 г льда?

32.45. В калориметр, где находится 200 г воды при тем-пературе20°С,положиликусочекльдамассой80гпри–10°С .Какаятемператураустановитсявкало-риметрепосле завершения теплообмена?

32.46. В медную кастрюлю массой 400 г туристы поло-жили 2 кг снега при температуре –30 °С . Кастрю-лю поставили на керосиновую горелку . Сколькокеросина необходимо сжечь туристам, чтобы полу-чить в кастрюле кипяток? В окружающую среду

148

переходит 50% тепла, выделяемого при сгораниикеросина .

32.47. С какой высоты должна упасть свинцовая дробин-ка, чтобы, ударившись о землю, расплавиться?Температуру в начале падения считайте равной27 °С, теплообмен с окружающей средой приводитк тому, что 50%внутренней энергии дробинкипе-реходит в окружающуюсреду .

32.48. С какой скоростью должен лететь медный шарик,чтобы, ударившись о мешок с песком, расплавить-ся?Температурашарикапередударомравна87°С,теплообменсокружающейсредойприводитктому,что 50% внутренней энергии шарика переходитв окружающуюсреду .


32.49. Нагретый стальнойшарик ставят на лед при 0 °С .Шарикпогрузилсявледнаполовину .Докакойтем-пературыбылнагретшарик?

32.50. Вкалориметренаходитсяводамассой400гпри0°С .Вводукладуткусокльдамассой200 гпри–20 °С .Какая температура установится в калориметре?

32.51. В охлажденную до –8 °C воду бросают маленькийкристаллик льда . В воде начинается ускоренныйпроцесс кристаллизации льда на первичном кри-сталлике .Какаячасть водыпревратится в лед?

149

33. иСПарение и конденСация. удельная теПлота иСПарения


Задача. Какое количество теплоты нужно для превращения2,5кгльда,взятогопритемпературе–20°С,впарпри100 °С?Дано:m =2 5, кгt1 20= − °Ct2 0= °Ct3 100= °C

cл

Дж= ( )⋅°2100

кг СДж

кг332 000λ =

cв

Дж= ( )⋅°4200

кг С

6 Дж

кг2,3 10L = ⋅

РешениеПроцесс превращения льда в пар проис-ходитвчетыре этапа:нагреваниельдадотемпературы плавления Q c m t t1 1= −( )л 2 ;плавление льда Q m2 = λ ; нагревание по-лученной изо льда воды до температурыкипения Q c m t t3 2= −( )в 3 ; испарение водыQ Lm4 = .Общееколичество теплоты

Q Q Q Q Q= + + +1 2 3 4 .Окончательнополучим:

Q c m t t m c m t t Lm m c t t c t t L= −( ) + + −( ) + = −( ) + + −( ) +( )л в л в2 2 2 21 3 1 3λ λ

Q c m t t m c m t t Lm m c t t c t t L= −( ) + + −( ) + = −( ) + + −( ) +( )л в л в2 2 2 21 3 1 3λ λ .

Q—?


Q[ ] = ⋅ ° − °( ) + + ° − °( ) +

=⋅° ⋅°

кг ДжДж

кг

Дж

кг

Дж

кг

Дж

кгC CC C C C .


Q{ } = ⋅ ⋅ − −( )( ) + + ⋅ −( ) +( ) =2 5 2100 0 20 340 000 4200 100 0 2 300 000 7 735 0, 000

Q{ } = ⋅ ⋅ − −( )( ) + + ⋅ −( ) +( ) =2 5 2100 0 20 340 000 4200 100 0 2 300 000 7 735 0, 000 .Следовательно, 7 735 000 Дж 7,735МДжQ = = .Ответ: Q =7,735МДж .


33.1. Почемувмокройодеждевсегдахолоднее,чемвсу-хой?

33.2. Почемутермометр,завернутыйвмокруюткань,по-казывает болеенизкуютемпературу, чем сухой?

33.3. Врач собирается сделать укол . Почему ощущениехолода при протирании места укола спиртом зна-чительносильнее,чемвлажнойтканью,ведьудель-

150

наятеплотапарообразованияводынамногобольше,чем спирта, и вода, испаряясь, должна поглощатьбольшееколичество теплоты?

33.4. К травмированному месту для уменьшения болиприкладываютлед .Нонаспортивныхсоревновани-ях, например в футболе или хоккее, спортсменамместотравмы«замораживают»,поливаяегожидко-стью,котораялегкоиспаряется .Почемуэтотспособсрабатывает так,какиприкладываниельда?

33.5. Вкакойчашкечайостынет быстрее: в узкойи вы-сокойилиширокойинизкой?Почему?

33.6. Почемучай остынет быстрее, еслинанего дуть?

33.7. Чтобы ускорить процесс приготовления ухи, рыба-ки подбросили веток в костер под котлом, в кото-ромужекипелаводасрыбойиовощами .Ускорит-сялипроцессприготовления?Ответ обоснуйте .

33.8. Чтоимеетбольшуювнутреннююэнергию:1кгводыпри100°Сили1кгводяногопара,взятогопритойже температуре?

33.9. Водяной пар массой 1 кг при температуре 100 °Ссконденсировалсявводу .Какизмениласьвнутрен-няя энергияводяногопара?

33.10. Какоеколичествотеплотынужнодляпревращениявпар100 г воды,50 г спирта,12 г эфира?Жидко-стиимеют температурукипения .

33.11. Какоеколичествотеплотыбудетполученоприкон-денсации в воду водяного пара? Температура пара100 °С,массаполученнойводы—500 г .


33.12. Естьлитемпература,прикоторойводаперестаетис-паряться?

33.13. Почемуприиспарениижидкость охлаждается?

33.14. В финской сауне можно выдержать температуру100—120 °С, а в русскойбане—всеголишь80 °С .Как это связано с влажностьювоздуха?

151

33.15. Настолестоятдветарелкисжирнымборщомисго-рячейводой .Что остынет быстрее?Почему?

33.16. Почемудляболеедлительногохраненияфруктыпо-крываютпластиковой герметичнойпленкой?

33.17. Почемустепныепожарыбываюттольков серединеили конце знойного лета, а не весной или осенью?

33.18. Вветренуюпогодулужипоследождявысыхаютзна-чительно быстрее, чемв безветренную .Почему?

33.19. Иззакрытыхбутылоквдваоткрытыхстакананали-ли водуи эфир .В стакане с какойжидкостью тер-мометр будет показывать более высокую темпера-туру?

33.20. Любоекипениеодновременноявляетсяпарообразо-ванием, а всякое ли парообразование является ки-пением?Какоеявление встречаетсячаще?

33.21. Процесс перехода воды в пар охватил весь объемводы в кастрюле . Какому явлению это присуще—испарениюиликипению?

33.22. Над костром подвесили котелок с водой . В какомслучаеводазакипитбыстрее:есликотелокзакрытькрышкойили оставить безкрышки?Почему?

33.23. Всосудысодинаковойплощадьюднаналитоодина-ковоеколичествоводы,взятойприодинаковойтем-пературе .Сосудыстоятнаодинаковыхэлектропли-тах, размеры которых совпадают с размерами днасосудов(см .рисунок) .Вкакомсосудеводазакипитраньше?Почему?

1 2

33.24. При кипении из электрического чайника выходиттуман .Почему туман исчезает, если к нему подне-сти зажженнуюспичку?

33.25. Осенью перед восходом Солнца, когда температуравоздухаснижается,частообразуетсятуман .Почему

152

образованиетуманапредотвращаетдальнейшеесни-жение температурывоздуха?

33.26. В кастрюлю с кипящей водой погружают мискус небольшим количеством воды . Закипит ли водавмиске?

33.27. Нарисункеприведеныграфикизависимоститемпе-ратурыотвременидляодинаковыхмассводы,спир-та и эфира, имеющих одинаковую начальную тем-пературуинагревающихсянаодинаковыхнагрева-телях .Установитесоответствиемеждужидкостямии графикамиихнагревания .

33.28. Наодинаковыхнагревателяхнагреваютдверазныежидкостиодинаковоймассы .Установитепографи-кам(см .рисунок),какаяизжидкостейимеетмень-шую удельную теплоемкость . Какая из жидкостейимеет более высокуютемпературукипенияи болеевысокуюудельнуютеплотупарообразования?

O Ot t

t t

1

1

2

2

3


33.29. Какоеколичество теплотынужно затратить, чтобы2 кг воды при температуре 10 °С превратить в парпри100 °С?

33.30. Какоеколичество теплотынужно затратить, чтобы4кгльдапритемпературе–30 °Спревратитьвпарпри100 °С?

33.31. Вкастрюлюналито2лводыпритемпературе15°С .После закипания в кастрюле оказалось на 200 гменьше воды, чем в начале нагревания . Сколькотеплаполучила вода вкастрюле?

153

33.32. Какое количество теплоты выделится при конден-сации 250 г водяного пара, имеющего температуру100°С,иохлажденииобразовавшейсяводыдо20 °С?

33.33. Какоеколичествотеплотынужнозабратьу50гво-дяногопара,взятогопритемпературе100°С,чтобыполучить50 г льдапри0 °С?


33.34. Почемумокроебельевысыхаетдажевсильныемо-розы?

33.35. ВжаружителистранСреднейАзииодеваютсявват-ныехалатыичастопьютгорячийзеленыйчай .По-чему?

33.36. Почемуперед закипаниемчайник«гудит»?

33.37. Вводе,кипящейвкотленакостренавысокогорье,невозможно сваритьмясо .Почему?

33.38. Вкастрюлях-скороваркахводакипитпритемпера-туре120°С .Какаяособенностьихконструкциипо-зволяет так повысить температуру кипения воды?

33.39. В открытойкастрюле с гладкими стенкамии дномможно, осторожно нагревая, довести чистую воду(без крупинок и растворенного воздуха) до темпе-ратурысвыше110°С .Нопочемуводанезакипает?

33.40. Если в кастрюлю с водой, которая едва не закипа-ет, всыпать горсть мелкого песка, то начнется ин-тенсивноекипение .Почему?

33.41. На рисунке представ-ленграфикзависимоститемпературыводывот-крытой кастрюле, сто-ящей на газовой горел-ке, от времени . Поче-му график имеет такойвид? Считайте, что ко-личествотепла,котороедает горелка в едини-цувремени,постоянно .

40

20

60

80

t

t, °C

154

33.42. С газовойгорелкиснялиоткрытуюкастрюлюски-пятком и поставили на подставку на стол .Изобра-зите на рисунке приблизительный график зависи-мости температурыводывкастрюле от времени .

33.43. Почему водяной пар при температуре 100 °С нано-сит более серьезныеожоги, чемкипяток?

33.44. Вкалориметренаходится1кгводы,взятойпритем-пературе10°С .Сколькопарапри100°Снужновпу-стить в калориметр, чтобы температура в нем под-нялась до60 °С?

33.45. Сколько воды при 0 °С было в калориметре, еслипосле того, как туда впустили 10 г водяного парапри100 °С, температураподняласьдо40 °С?

33.46. После того как в калориметр, содержащий 500 гводы, впустили 20 г водяного пара при 100 °С,внемустановиласьтемпература50 °С .Какойбыланачальная температура воды?

33.47. Сколько дров нужно сжечь для того, чтобы 5 кгводы при температуре кипения превратить в пар?Считайте, что все количество теплоты, выделяю-щейсяприсгораниидров,идетнаиспарениеводы .

33.48. Какоемаксимальноеколичествоводыпритемпера-туре20°Сможноиспаритьзасчеттеплоты,котораявыделитсяприполномсгорании10гбензина?Счи-тайте, что все количество теплоты, выделяющейсяпри сгораниибензина,идетнаиспарение воды .

33.49. Чтобы получить дистиллированную воду из мор-ской, ее испаряют, а затем конденсируют получен-ныйпар .Растворенныевморскойводевеществаприэтомнепереходятв дистиллят .Сколькоприродно-гогазанужносжечь,чтобыопреснить20тморскойводы?Начальнаятемператураводы15°С,удельныетеплоемкость и теплота парообразования морскойводы такиеже, как и пресной . Считайте, что водаполучает 50% теплоты, выделившейся при сгора-нии газа .

33.50. Накеросиновуюгорелкупоставиликастрюлюс1,5лводы при температуре 20 °С . Вода закипела, часть

155

воды испарилась . Сколько испарилось воды, еслидля доведения ее до кипения было затрачено 30 гкеросина?Считайте,чтоводаполучила50%тепло-ты, выделившейсяпри сгораниикеросина .


33.51. Вкалориметр,содержащий100гводыпритемпера-туре0°C,впустили100гводяногопарапри100°C .Какая температураустановится вкалориметре?

33.52. Всосудсперегретойводой(температура108°С)бро-саюткрупинкупеска, что и служитпричиной вне-запного закипания воды . Какой будет температураводы после завершения кипения и какая часть отначальногоколичества водыостанется в сосуде?

33.53. С какой минимальной скоростью должны лететьнавстречудругдругудвеодинаковыекапли,чтобыпристолкновенииполностьюиспариться?Темпера-тура капель перед столкновением 20 °С . Считайте,что во внутреннюю энергию капель перешло 50%ихмеханической энергии .

156

ответы, укаЗания, реШения

1.8. 420м .1.9. 350м .1.10. Нет,посколькуневиднотелотсчетавне границвагона .1.11. Все,чтонас окружает (дажевоздух), дви-жется вместе с поверхностью Земли .1.13. С точки зрения капита-на—вертикальновниз,сточкизрениявстречающихнапирсе—понаклоннойлиниивниз .1.14. Окружность .1.15. Пассажирпреодолелпуть, большийнарасстояниемеждудверьмиавтобуса .1.16. 2,5м,0,5м .1.17. 4м,1м .1.18. Траекториейдвиженияэкспедициибудутдве окружности . Это хорошо видно, если начертить модель траек-торииэкспедициинаглобусе .1.19. а)Относительнокрановщика—рисунок а; б) относительно строителей, работающих на площад-ке,— рисунок б . 1.20. а) Относительно крановщика,— рисунок а;б)относительностроителей,работающихнаплощадке,—рисунокб .1.21. См . рисунок . 1.22. См . рисунок . 1.23. На поворотах поверх-ность шин правого и левого колес проходит разные пути и шиныпроскальзывают по дороге . Это приводит к износу покрышек .1.24. 17,5 м, 12,5 м . 1.25. На расстоянии 200 км . 1.26. 2 км .

2.1. 1,8км/ч,10,8км/ч,36км/ч,54км/ч,72км/ч,360км/ч,3600км/ч .2.2. 1м/с,5м/с,10м/с,15м/с,20м/с,25м/с,30м/с,50 м/с . 2.3. В 2 раза . 2.4. В 1,5 раза . 2.5. 600 км/ч . 2.6. 30 м/с .2.7. 360км .2.8. 2км .2.9. 3/4чили45мин .2.10. 2/3чили40мин .2.11. Скорость 36 км/ч больше скорости 10 км/ч . 2.12. Скорость20 м/с меньше скорости 24 м/с . 2.13. Спринтер бежит быстрее(28,8км/ч), чем едетмальчик (27км/ч) .2.14. Догонит,посколькудвижетсясоскоростью1800км/ч .2.15. 70с .2.16. 24опоры(меж-ду 5 опорами 4 промежутка, амежду 24 опорами 23 промежутка) .2.17. 600км/ч .2.18. 8м/с .2.19. 135км .2.20. 3км .2.21. 4мин10с .2.22. 0,5с .2.23. 20км/ч .2.24. 0,75м/с .2.25. 12,5м/с .2.26. Пас-сажир должен двигаться против хода поезда с той же скорос-тью . 2.27. Чтобы быть в состоянии покоя относительно вагона .2.28. 80км/ч .2.29. 50км/ч .2.30. 80км/ч,22,2м/с .2.31. 144км/ч,40м/с .2.32. 1,2м/с,4,32км/ч .2.33. 1,5ч .2.34. 2,5шагазасекунду .

2.35. 300м .2.36. 1ч .2.37. В5раз .2.38. Наозере,2 2

оз

2

р

1 .t v u

t v

−= <

3.1. Второй круг в 1,2 раза длиннее . 3.2. Второй участокв 1,2 раза длиннее . 3.3. За первую половину времени в 1,25 раза

К задаче 1.19 К задаче 1.20 К задаче 1.21 К задаче 1.22

a б a б

157

больше .3.4. Мальчикпроехалв4разабольшийпуть,чемпрошел .3.5. Нет . 3.7. 80 км/ч . 3.8. 20 км/ч . 3.9. 43 км/ч . 3.10. 96 км/ч .3.11. 9,9 км/ч . 3.12. 44,8 км/ч . 3.13. 90 км/ч . 3.14. 10 км/ч .3.15. 40км/ч .3.16. 40км/ч .3.17. 42км/ч,44,8км/ч .3.18. 8мин .3.19. 2,5 км/ч . 3.20. 15 км/ч . 3.21. 19,5 км/ч . 3.22. 20 км/ч .3.23. 5 км . 3.24. 5 км/ч . 3.25. 36 км/ч . 3.26. 3/5 пути и 1/5 вре-мени .3.27. 3км/ч .3.28. 1ч12мин .

4.1. См . рисунок .4.2. См . рисунок .4.3. 60 км/ч .4.4. 90 км/ч .4.5. 15км .4.6. 540км .4.7. Первогоавтомобиля,в2раза .4.8. См .рисунок . 4.9. См . рисунок . 4.10. См . рисунок . 4.11. См . рисунок .4.12. См . рисунок .4.13. См . рисунок .4.14. См . рисунок, 60 км/ч .4.15. См . рисунок, 70 км/ч . 4.16. В графике пути — путь не мо-жетуменьшаться .4.17. См .график,50км .4.18. См .график,9км .4.19. Первый автобус сначала был в городе, второй находился нарасстоянии45км .Первыйначалдвижениена 45минпозже .Дви-гались автобусы в одном направлении . Первый двигался быстрее .108км/чи45км/ч,135км .4.20. Первыйпоезднаходилсянастан-ции, второй— на расстоянии 300 км . Первый, на 2 ч . Навстречудругдругу .Второй .50км/чи75км/ч .120км .4.21. См .рисунок,через1ч40мин,через2ч .4.22. См .рисунок,нарасстоянии15км,нарасстоянии135км .4.23. Первый .От2,5чдо3,5ч .1ч .120км/чи 48 км/ч . 4.24. 100 км/ч, 75 км/ч . 4.25. 10 км/ч . 4.26. 4 км/ч,15,7км .4.27. 52,5км .

К задаче 4.1

К задаче 4.2

б

40

180

120

60

t, ч

l, км

a

2 40

45

15

30

t, ч

v,км/ч

a б

1,50

135

90

45

t, ч

l, км

0,5 1,510

90

30

60

t, ч

v,км/ч

158

2 40

120

40

80

t, ч

v,км/ч

v,км/ч

К задаче 4.8

1 20

180

60

120

t, ч

К задаче 4.9

21 4 530

150

50

100

t, ч

v,км/ч


2010 40300

12

4

8

t,мин

l, км


21 4 530

180

60

120

t, ч

l, км


42 860

240

80

160

t, ч

l, км


21 430

120

t, ч

l, км


210

21 430

210

90

t, ч

l, км


159

5.1. 60 с . 5.2. 3600 с . 5.3. 1/60 с–1 . 5.4. 1/3600 с–1 . 5.5. 1/3 с .5.6. 0,05с .5.7. 800мин–1=13,3с–1 .5.8. 50с–1 .5.9. 2с–1 .5.10. 100с–1 .5.11. 0,125 с . 5.12. 0,02 с . 5.13. В 60 раз . 5.14. В 60 раз .5.15. В 120 раз . 5.16. По часовой стрелке . Период второго колесаменьше,ачастотабольшев2раза .Скоростьточекободоводинако-вая .5.17. Один из спутников вращается быстрее, чемМарс, а вто-рой—медленнее .5.18. 50м/с .

6.1.1,5 с . 6.2. 1,5 с (нога осуществляет колебание за 2 шага) .6.3. 15 Гц . 6.4. 1,5 Гц . 6.5. Не изменится . 6.6. Не изменится .6.7. Период уменьшится, частота увеличится . 6.8. Период увели-чится,частотауменьшится .6.9. Неизменится .6.10. Неизменится .6.11. Часы начнут отставать . 6.12. Вверх . 6.13. Часы начнут спе-шить . 6.14. 4 Гц . 6.15. 20 Гц . 6.16. 0,4 с . 6.17. 2 с . 6.18. 32 см .6.19. 1 см .6.20. Вкрайних точках средняя скорость лампочкина-многоменьше, чемпосередине .6.21. 72 тысячи .

7.1. Колеблющиеся . 7.2. Колебание колокола . 7.3. Пчела .7.4. Женщины .7.5. Летучиемышииздаютультразвук .7.6. Этобудетинфразвук .7.7. Частотаколебанийкрыльевбабочкислишкоммала .7.8. Более сильный удар вызывает бо льшую амплитуду звуковыхколебаний . 7.9. Да . 7.10. Нет . 7.11. Нет . 7.12. Чувствительностьуха разная для звуков разных частот . 7.13. Они воспринимаютотраженное от препятствий эхо .7.14. Свистки издают ультразвук .7.15. Дельфины издают ультразвук . 7.16. Инфразвук плохо влия-ет на здоровье . 7.17. Инфразвук далекого шторма . 7.18. 680 м/с .7.19. 2,72км .7.20. 85м .7.21. Засчетзвуков,отраженныхотстен



50 100 1500

150

50

100

t,мин

l, км


3015 60450

18

24

6

12

t,мин

l, км

9045 1350

135

45

90

t,мин

l, км


20

150

200

50

100

t, ч

l, км

160

и потолка зала . 7.22. Из-за отражения звука от стен и потолка .7.23. Звук доносится до уха сначала по доске, а потом по воздуху .7.24. Вкабинузвукдоноситсяпокорпусуивоздуху,находящемусявнутри самолета .7.25. Постучать по корпусу станции .7.26. Звукихорошо отражаются от поверхности стекла . 7.27. Щиты отражаюти рассеивают звуки . 7.28. Звуки извне хорошо отражаются от по-верхностиводы,звукотподводногокранахорошораспространяетсявводе .7.29. Нет .7.30. Вэтихматериалахзвукхорошопоглощает-ся .7.31. На1,8с .7.32. 50с .7.33. Чтобыониусиливалигромкостьзвукаблагодаряакустическомурезонансу .7.34. Воздухвцилиндререзонирует, что повышает громкость . 7.35. 150 м . 7.36. 11,8 мкс .

8.1. СЗемлейистолом .8.2. СЗемлейивоздухом .8.3. Действиерук игроков, земли и воздуха . 8.4. Явления инерции . 8.5. Явле-нияинерции .8.6. Явленияинерции .8.7. Приперемещениилентыбутылкимогутупасть .8.8. Чтобыгрузынепередвинулисьинепо-вредились .8.9. Чтобыдействиеперилпомогалоизменитьнаправле-ниескорости .8.10. Можно,есливыплескиватьводуизлодкивна-правлении,противоположномвыбранномунаправлениюдвижения .8.11. Нет . Шаг в лодке не приведет к заметному передвижениюлодки, а шаг на берег вызовет значительное перемещение лодкиотберега .8.12. Проявлениеявленияинерции .8.13. Поддействиемлямок скорость падения парашютиста значительно уменьшается,поэтому это действие очень заметно . 8.14. Высокие подголовникиуберегут водителя и пассажиров от резкого откидывания головыназад . 8.15. Вследствие явления инерции . 8.16. Чем больше быламассанаковальнипосравнениюсмассоймолотка,темменьшуюско-ростьприобреталанаковальняименеезаметнымидляатлетабылиудары .8.17. Пассажиров прижимает к сиденьям .8.18. Чтобы рас-качиваться вместе с вагоном, пассажир должен взаимодействоватьс перилами или другими телами,жестко закрепленными в вагоне .Или балансировать, чтобы удержать равновесие . 8.19. Влево отно-сительно салона автобуса . 8.20. Явление инерции . Одеялу прида-ютскорость,апотомостанавливают,пыльпоинерциипродолжаетдвигатьсяивылетаетизодеяла .8.21. Вытряхивая,одеялоостанав-ливают, а пыль продолжает двигаться; выбивая, одеялу придаютскорость, а пыль остается в покое . 8.22. Будет: назад при увели-чении скорости и вперед при уменьшении скорости . 8.23. Формунаклонной плоскости: наклон вниз к кабине при разгоне и наклонвниз к задней стенке кузова при торможении . 8.24. В наполовинузаполненной цистерне при транспортировке поверхностьжидкостибудетколебаться,чтоприведеткколебаниямцистерны .8.25. Жест-кое сцепление действует на буксируемый автомобиль, как впередтакиназад,атрос—тольковперед .8.26. Вода,выбрасываемаяна-зад,действуетнателомоллюскаитолкаетеговперед .8.27. Бросить

161

внаправлении,противоположномнаправлениюдвижениястанции .По направлению движения станции . 8.28. Нет . 8.29. Сцепки меж-ду вагонами имеют небольшой свободный ход . Локомотив переме-щаетсяназад—сцепкиперестаютбытьнатянутыми,потомвпередитянетсначалапервыйвагон,потомвторойит .д .Сдвинутьвагоныпоочереднонамногопроще,чемвсесразу .8.30. Вращающеесяколе-со,имеющеебольшуюмассуобода,обладаетбольшейинертностью,следовательно, поворачивать его тяжелее, чем колесо с меньшеймассой обода .

9.1. Первыйшарик,в2раза .9.2. Вто-раятележка,в5раз .9.5. 5м/с .9.6. 100кг .9.7. 32т .9.8. 40г .9.9. 1000Н .9.10. 1000Н .9.11. Равнодействующая равна нулю .9.12. Внаправлениидвижения .9.13. Про-тивоположно направлению движения .9.14. Останавливаться .9.15. 1м/с .9.16. Назапад со скоростью 0,1 м/с . 9.17. 2 м/с .9.18. 0,2 м/с . 9.19. 5 м/с . 9.20. 20 м/с .9.21. Канат находится в состоянии покоя .Равнодействующая равна нулю . Сила на-тяжения каната 800 Н . 9.22. 100 Н, 0 . 9.23. От2кНдо8кН,см .рисунок .9.24. 0,40Н,60Н,100Н,см .рисунок .9.25. Массакубав4разабольше .9.26. 13м/с .9.27. Бо-леемассивнаяпланетадействуетсбольшейсилойназвездуивызываетболеезаметноеее«покачивание» .

10.1. Да . 10.2. Да . 10.3. Сила тяжес-ти действует на мальчика . Вес мальчикадействует на парту . 10.4. Сила тяжестидействует на камень . Вес камня действу-ет на дорогу . 10.5. 500 Н . 10.6. 8 кН .10.7. 600Н .10.8. 160Н .10.9. ДнемСолнцеближекнам,поэтомупритяжение сильнее . 10.10. На космодроме сильнее, так как кос-монавт находится ближек Земле .10.11. Квоздуху .10.12. Кводе .10.13. Нет .10.14. Нет .10.15. Нет .Причина невесомости заключа-ется в том, что тела в космосе движутся без опоры (или подвеса) .Если на орбитальной станции включить двигатели, то космонавтыощутятпоявлениевеса .10.16. Нет .10.17. Вслучаед .10.18. 35кг .10.19. 20 кг . 10.20. 40 кН, 120 кН . 10.21. 500 Н . 10.22. 27 Н .10.23. 5 кН . 10.24. 0,02 м3 . 10.25. Да, но значительно меньшую .10.26. Одинаковой . 10.27. Нет . 10.28. Да . 10.29. Сила притяже-ниянеизменяется, вес то уменьшается донуля, то увеличивается .



5кН 3кН

5кН

3кН

50Н 20Н

30Н

30Н

20Н

50Н

50Н

50Н

20Н

30Н

30Н20Н

162

10.30. Да, в момент, когда на миг остановился, прежде чем схва-тится закольца .

11.1. 0,75 Н . 11.2. 90 Н . 11.3. 0,5 Н . 11.4. 0,6 Н . 11.5. 5 см .11.6. 8см .11.7. 5см .11.8. 2см .11.9. 800г .11.10. 20Н,на25мм .11.11. 40Н/м .11.12. 40Н/м .11.13. Нет, толькопрималыхудли-ненияхсохраняетсяпрямаяпропорциональностьмеждуудлинениеми силой, растягивающей пружину . 11.14. В 2,5 раза . 11.15. 24Н,34Н .11.16. 0,25Н/дел .11.17. 2мм .11.18. 10 см .11.19. 10,5 см .

12.1. Нет .12.2. Нет .12.3. Да .12.4. Силатрениямеждугвоздеми доской .12.5. 20Н .12.6. 40Н .12.7. 12Н .12.8. 3Н .12.9. Силатрения покоя . 12.10. У шелка очень маленький коэффициенттрения, и сила трения в узле слишком мала, чтобы надежно егозафиксировать . 12.11. Водитель должен держать большую дис-танцию относительно других автомобилей и уменьшить скорость,ведь тормозной путь на скользкой дороге больший, чем обычно .12.12. Чтобы едущие позади водители выбирали безопасную дис-танцию—автомобильсшипаминашинахможетрезкозатормозитьдаже на скользкой дороге . 12.13. Поскольку трение скольжениязаменяетсяболееслабымжидкимтрением .12.14. Когдапишутме-лом,отнегооткалываютсякрошкииостаютсянадоскевследствиетрения .Еслидоска влажная, трениенамногоменьше .12.15. Еслиповерхность стола негоризонтальная, лежащее на столе тело поддействиемсилыпритяжениясоскальзывает .Силатренияэтомуме-шает .Междушариком и столом сила трения очень мала, поэтомушарикпокатитсядажепрималыхуглахнаклонастола .12.16. 0,3 .12.17. 24Н .12.18. Нагоризонтальномучасткенет,авверх—дей-ствует .12.19. Силатренияпокоя .12.20. Больше300Н .12.21. Мо-жет,например,междурукойиверхнейобложкой .12.22. Силатре-ния покоя . 12.23. Сила трения покоя междуповерхностями шин и дороги помогает, силатрениямежду деталямии сила сопротивлениявоздуха— мешают . 12.24. а) Сила трения по-коя;б) силатренияскольжения .12.25. Ближек заднему борту . 12.26. Тяжелее . 12.27. Подведущие .12.28. Чтобы увеличить силу тренияпокоя между подошвами и поверхностью бе-говой полосы . Эта сила позволяет спортсменуразогнаться . 12.29. При перепиливании брев-но проседает и края пропила с большей силойначинают давить на пилу . Возникает большаясила трения . 12.30. У натянутой проволокипрактически нет боковой поверхности, на ко-торуюможетдействоватьсилатренияимешатьрезать .12.31. См .рисунок .12.32. См .рисунок .12.33. Постепенноувеличиваласьдо2Н .Если


тяжF

Fтр

Fупр

N1


тяжF

Fтр

N1

163

динамометр будет показывать 2,5 Н, калькулятор будет двигать-ся с возрастающей скоростью, сила трения при этом будет 2 Н .12.34. 4Н, будет находиться в состоянии покоя, будет двигаться,увеличивая скорость . 12.35. Жидкое трение заменяется трениемскольжения .12.36. 3Н .12.37. 10 см .12.38. Два верхних учебни-ка легче в 2,5 раза . 12.39. 6 т . 12.40. 80 т . 12.41. При попыткахсдвинуть тележку стержень стараетсяповернутьсяпротив часовойстрелкииувеличиваетсилудавлениянаповерхностьтележки .Придостаточном коэффициенте трения между стержнем и тележкоймаксимальная сила трения покоя всегда будет больше силы, дей-ствующейна тележку вправо .Тележка сместане сдвинется .

13.1. 40 Н . 13.2. 100 Н . 13.3. 20 см . 13.4. 50 см . 13.5. 60 Н .13.6. 10кг .13.7. Вниз1,6Н .13.8. Слеванарасстоянии4единичныхотрезковотопоры,вниз .13.9. Вверх,12,8Н .13.10. Слеванарассто-янии4единичныхотрезковотоси,вверх .13.11. Массапервогогруза10кг,второго—40кг .13.12. Массапервогогруза48кг,второго—32 кг . 13.13. На расстоянии 50 см от точки приложения большейсилы .13.14. 37,5см .13.15. 20см .13.16. Нарасстоянии2моткраястола вверх . 13.17. 12 кг . 13.18. 5,5 кг . 13.19. 5 кг . 13.20. 30 г .13.21. 145Ни205Н .13.22. Еслиприложитьгоризонтальнуюсилукшкафу далеко от ножек, то момент этой силы относительно оси,проходящейчерезнижнийкрайшкафа,становитсябольшемоментасилытяжести относительно тойже оси .

14.1. 700Н .14.2. На2м .14.3. В2раза .14.4. 200Н .14.5. На36 см .14.8. Для удобства .Неподвижный блок позволяет изменитьнаправлениеверевки,накоторойвиситподвижныйблок .14.9. Еслитрениянет,тосиланатяженияравнавесугруза;еслитрениеесть,тосиланатяжениябольшевесагруза .14.10. Еслитрениянет,тосиланатяжения равна весу груза; если трение есть, то сила натяженияменьше веса груза . 14.11. Крайние грузы вдвое легче центрально-го .14.12. См . рисунок .14.13. 1025Н .14.14. 25кг .14.15. См . ри-сунок .Может . В силе будет проигрыш .14.16. 10 кг .14.17. 40 кг .14.18. В 8 раз, 100 Н . 14.19. 320 кг . 14.20. 30 см . 14.21. 500 Н,

К задаче 14.15 К задаче 14.22К задаче 14.12

F

F

F

164

300 Н . 14.22. См . рисунок . 14.23. 40 см . 14.24. Так, чтобы левый

упорнаходилсянарасстоянии9 12

10

L l− от левогокрая балки .

15.1. Для увеличения давления за счет уменьшения площадиконтакта с режущей поверхностью . 15.2. Давление увеличитсявдвое, сила давления не изменится . 15.3. Давление уменьшится,сила давления не изменится .15.4. 120Н, 3 кПа .15.5. 3200МПа .15.6. Вследствие увеличенияплощади опоры тело создаетменьшеедавление . 15.7. Сила давления не изменилась, давление уменьши-лось .15.8. Площадьопорымаксимальная,адавлениеминимальное .15.9. Увеличить .Площадь опоры увеличится, давление уменьшит-ся .15.10. 10МПа .15.11. 2,5кПа .15.12. Да,давление,создаваемоебулавками,достигает1,25МПа,т .е .больше1МПа .15.13. 10МПа .15.14. 2,5кг .15.15. 64кг .15.16. 6,25см .15.17. 40т .15.18. 1,6м .15.19. Уменьшает в 100 раз .15.20. Большийкубикимеет в 27 разбольший вес и создает в 3 раза большее давление . 15.21. 2 кПа,4 кПа, 10 кПа .15.22. Для увеличения зоны контакташин с доро-гойиуменьшениядавленияна грунт .15.23. Бесконечнобольшим .15.24. Поверхность столаможетвыдержатьбольшеедавление,чемповерхностьпеска,поэтомушарикпогружаетсявпесок,чтоприво-дитквозникновениюзначительнойсилысопротивлениядвижению .15.25. Для уменьшения зоны контакта и уменьшения силы сопро-тивлениядвижению .15.26. 1кПа .15.27. 7,8кПа .15.28. 0,045м2 .15.29. Второй цилиндр создает в 4 раза большую силу давленияи имеет плотность 1200 кг/м3 .15.30. 15,6 кПа .15.31. Сила давле-ния в 20 тысячразменьше, давление в 27разменьше .

16.1. При повышении температуры давление газов возрастает .16.2. При увеличении концентрации молекул давление газов воз-растает .16.3. Приуменьшениитемпературыдавлениегазовумень-шаетсяидавлениевоздухаизвнесжимаетбутылку .16.4. Пристро-ительстве16-этажного .Трубыдолжнывыдерживатьбольшеедавле-ниеводы .16.5. 120кПа .16.6. 16кПа .16.7. 5МПа .16.8. Давлениевоздухавнутришарика,возросшеевследствиенагрева .16.9. Пони-зится, вследствие нагрева воздуха внутри колбы, будет создаватьна воду повышенное давление . 16.10. 80 кПа (между 1-м и 5-мэтажами4пролета) .16.11. 0,180МПа .16.12. 15,7кН .16.13. 200Н .16.14. 25кПа .16.15. Принагреведавление газов значительновоз-растает и баллонможет разлететься на осколки .16.16. Чтобы принагреве газ не разорвал колбу (при работе лампы сильно нагрева-ются) .16.17. Давлениеводыувеличитсязасчетувеличенияуровняводы .16.18. Давлениеводыувеличится .16.19. Левыйконец .Каплявернется к середине трубки . 16.20. Уменьшится за счет дополни-тельного давления столбика воды . 16.21. Вода выливается, давле-

165

ние внутри падает, и стенки бутылки сжимаются воздухом снару-жи . 16.22. В первом сосуде находитсяжидкость в 1,25 раза гуще .16.23. Впервомсосудев1,5разабольше .16.24. В4раза .16.25. 1м .16.26. Первый сосуд на глубине 10 см, второй вообще не будет де-формироваться,посколькудавлениеснаружиивнутриодинаковое .16.27. Чтобы было одинаковымдавление на дно—до одинаковой .Чтобы была одинаковой сила давления на дно — в первый сосуднадо налить воды до большей высоты . 16.28. Масла 12,5 см, воды

7,5 см .16.29. Встакане с водойна5 см .16.30. 31

3Rπρ .

17.1. Силадавлениявозрастет .Отвысотыстолбикаувеличениесилынезависит .17.2. Водабудетвыливатьсяизтрубки .17.3. Дав-ление повсюду одинаковое . 17.4. Уровни воды в баке и трубкеодинаковы,таккакэтосообщающиесясосуды .17.5. Нет,давлениевозрастает по мере углубления в пещеру . 17.6. Да . 17.7. 700 Па .17.8. Если мальчик подует в трубку a, то из трубки б начнетвытекать вода; если в трубку б, то из трубки a начнет выходитьвоздух . 17.9. Воздух, выдыхаемый человеком, создает избыточноедавление внутри прибора, и цилиндр, погруженный в воду вверхдном, поднимается . На шкале можно видеть объем воздуха,который выдохнул человек . 17.10. Нет . 17.11. Нет . 17.12. В пра-вом . 17.13. Если трубка не имеет узлов или других препятствийдля перетекания воды, то уровни воды возле обоих концов трубкидолжны быть одинаковым (сообщающиеся сосуды) . 17.14. 7 кПа .17.15. Ртуть . 17.16. Да, справа налево . 17.17. Да, слева направо .17.18. Уровеньводыидавлениенадноувеличатся .17.19. Уровеньводы и давление на дно увеличатся . 17.20. Сначала открыть воро-та1и,послетогокакнаполнитсяперваяшлюзоваякамера,завестивнеесудно .Потомзакрытьворота1иоткрытьворота2 .Послетогокакуровеньводывпервойивторойкамерахсравняется,перевестисуднововторуюкамеруизакрытьворота2 .Дальшепоследовательнооткрыватьизакрыватьворота3и4,чтопозволитопуститьсуднодоуровняводыпослеплотины .17.21. Влевомколеневысотажидкос-ти выше в 1,25 раза .17.22. 31,25 см .17.23. 16 см .17.24. 20,3 см .17.25. На5 см .17.26. На4,8 см .17.27. 13,8 см .

18.1. Науровнертутивчашке,атмосферному .18.2. На1-мэтаже .18.3. Атмосферное давление .18.4. Давление внутришприца стано-витсяменьшеатмосферного .18.5. Внутрикинескоповбезвоздушноепространство, атмосферное давление снаружи не компенсируется .18.6. 1470,6ммрт .ст .18.7. 51,68кПа .18.8. Еслисначалавыгнатьвоздух из груши, сжимая ее, а потомпогрузить трубку вжидкостьигрушуотпустить,тозасчетраспрямлениягрушивнутриобразуетсяразряжение, и туда направитсяжидкость .18.9. Такоеже давлениеи внутри тела человека . 18.10. Снизу на парту действует такаяже

166

сила, что и сверху . 18.11. Случай а . 18.12. Атмосферное давлениеглубоковшахтезначительнобольше,чемнаповерхности .Онопре-пятствуетобразованиюпузырьков .18.13. Атмосферноедавлениенавысоте меньше, и стенки бутылки с большей силой будут растяги-вать газ внутри .18.14. 778,5 мм рт . ст .18.15. 264 м . 18.16. Водя-ной . 18.17. 748 см вод . ст . 18.18. 184 мм рт . ст . 18.19. В 100 раз .18.20. Можно,разностьдавленийвнутрии снаружинаправитжид-костьвшприц .18.21. Нет .Жидкостьнеимеетвесаинесоздаетгидрос-татическогодавления .18.22. Будет .18.23. Нет,егопоказаниябудутзависетьотатмосферногодавления .18.24. Приувеличении—впра-во,приуменьшении—влево .18.25. Пленкавтянетсявглубьтрубки .18.26. 0,68Н,вправо .18.27. 150мм .18.28. 8,7кН .18.29. 694ммрт .ст .,66мм .18.30. Ктому,чтослева,в4,5раза .18.31. Поддействиематмосферногодавленияподнимается .18.32. 5,1⋅1019МН .18.33. Онабудетснижаться,аизсвободногоконцатрубкибудетвытекатьвода .

19.1. На 10,3 м . 19.2. 2 кН . 19.3. 200 кН . 19.4. 12 кН .19.5. 100см2 .19.6. 4см2 .19.7.В20раз .19.8. Всосудедавлениена4кПабольшеатмосферного .19.9. 72,8кПа .19.10. Жидкость,вотли-чиеотгазов,практическинесжимаема .19.11. 2дм2.19.12. 3375кг,1,125МПа .19.13. В18раз .19.14. 500Н .19.15.1,2кН .19.16. Длянасоса 1— от атмосферного давления, для насоса 2— от прочно-сти деталей и труб . Насос 1 сможет поднять только на 10 м, на-сос2—накакуюугодно(определяетсяпрочностьюдеталейитруб) .19.17. Вверх .19.18. Вслучаеб .19.19. Еслисжатьрезиновуюмуф-ту, то вода выдавливается вверх через верхний клапан, если отпу-стить муфту, то за счет упругости резины вода через нижний кла-панвпитываетсявглубьмуфты .19.20. Водяной .19.21. Уменьшитсяв13,6раза .19.22. 1050 .19.23. 8,1кН,давлениевпервомрезервуаре500кПа, во втором—4,5МПа .

20.1. Архимедова сила .20.2. Во всех случаях архимедова силаодинакова . 20.3. Сила тяжести и архимедова сила . 20.4. 0,2 Н .20.5. 1,2 л . 20.6. Нет, вес тела не теряют, вес прикладываетсяполностью или частично к воде . 20.7. Горящий бензин плавает наповерхности воды . Тушат бензин и другие нефтепродукты пеной .20.8. Нет . 20.9. Нет . 20.10. По мере углубления сила давленияна верхнюю и нижнюю поверхности возрастает одинаково, раз-ностьсилдавленийнеизменяется .20.11. В1,25раза .20.12. 10Н .20.13. 1800 кг/м3 .20.14. 2Н .20.15. 288Н, на 240Н .20.16. 2Н .20.17. 1,5Н .20.18. На1,5Н .20.19. 2,92Н .20.20. Показанияди-намометра при наличии пузырьков будут меньшими, чем при ихотсутствии . 20.21. Нарушится, медное тело перевесит . 20.22. На-рушится, тело справа перевесит . 20.23. Нет . 20.24. Архимедовасила будет изменяться по мере изменения тяготения . 20.25. 4/5 .20.26. 1/5 .20.27. 5см3 .20.28. 2,4кг,2400кг/м3 .20.29. 1500кг/м3 .

167

20.30. 2000 Па . 20.31. 2,25 см . 20.32. Весы покажут увеличениесилы,действующейнаних .20.33. На0,2Н .20.34. Чтобынедаватьпогрешностипривзвешивании,развесыдолжныиметьоднуитужеплотность, чтои взвешиваемые тела .

21.1. Вводеможет, вкеросине—нет .21.2. Вртутииливрас-плавленноймеди .21.3. В воде будет, в керосине—нет .21.4. Нет .21.5. 700кг/м3 .Вмашинноммаслетелобудетплавать .21.6. 4970кг .21.7. 2Н .21.8. 60кг .21.9. Средняяплотностьсуднаменьшеплот-ностиводы .21.10. Вводекастрюляутонет,авртути—будетпла-вать . 21.11. Увеличится . 21.12. Выталкивающая сила не изменит-ся,осадкаувеличится .21.13. Выталкивающаясилаодинакова .Вестоже одинаков . 21.14. На 4,8 см . 21.15. 40 см . 21.16. 0,75 кг/м3 .21.17. 900 кг . 21.18. Уровень воды в большой кастрюле снизится .Веснеизменится .21.19. Верхняячастьареометрабудетвыступатьиз жидкости по мере изменения ее плотности . Температура влия-ет на точность потому, что плотностьжидкости и объем ареометраизменяются .21.20. 4,9мм .21.21. 21 .21.22. 52,3 т .21.23. Умень-шиласьна0,5м .21.24. 30000т .21.25. 3870Н .21.26. В1,3раза .21.27. 5,55 км .21.28. Неизменится .Понизится .21.29. Плотностьводыувеличивается,ияйцанекасаютсянакаленногоднакастрюли .21.30. Когда плотность сиропа достигает нужного значения, кар-тофелина всплывает . 21.31. Будет . 21.32. При нажатии на стенкибутылкивоздухвпробиркесжимается,средняяплотностьпробиркиувеличивается,ионатонет .21.33. Награницеводыиртути .Вводебудет0,46 объемашарика .

22.1. Нет .22.2. См .рисунок .Нет .22.3. См .рисунок .Силаупру-гостисовершаетположительнуюработу,асилатрения—отрицатель-ную .22.4. Силатренияскольжениявыполняетотрицательнуюрабо-ту .22.5. 1Дж .22.5. 750кДж .22.7. Может, например, когда силатренияпокоямеждудорогойишинамисдвигаетсместаавтомобиль .22.8. 9 МДж . 22.9. 40 Дж . 22.10. 200 Н . 22.11. 50 Н . 22.12. 5 м .22.13. 20м .22.14. Силапритяженияневыполняетработупопере-мещениюспутниканакруговойорбитеилиавтомобилянагоризон-тальнойдороге, силаупругостиверевки,накоторойраскачиваетсятело, также не выполняет работу . 22.15. 100 кПа . 22.16. 10МПа .


N

тяжF

Fтр

Fупр

N

тяжF

168

22.17. 4м .22.18. 30км/ч .22.19. 0,2Дж .22.20. 1,5Дж .22.21. 5Дж .22.22. 179кДж .22.23. 1,6кДж .

23.1. Работыодинаковы .Мощностьлифтабольше .23.2. Одиннад-цатиклассниквыполнилбольшуюработуиразвивалбольшуюмощ-ность .23.3. 100Вт .23.4. 100кВт .23.5. Увеличитьв2раза .23.6. Ра-ботувыполнилодинаковую .Развивалбольшуюмощностьприподъемечеловека,которыйшел .23.7. Привзлете .23.8. За41мин40с .23.9. За2ч .23.10. 2,6МВт .23.11. 18,4МВт .23.12. 120кВт .23.13. 1,5кН .23.14. 50кН .23.15. 10м/с .23.16. 0,2м/с .23.17. Нет,приувеличе-ниискоростивозрастаетсиласопротивлениядвижения .23.18. Силасопротивления движения для такого судна значительно меньше,чемдляобычного .23.19. 32Вт .23.20. 60кПа,60Вт .23.21. 100м,1 МПа . 23.22. 1,5 МВт . 23.23. 2000 т . 23.24. 2 мин . 23.25. 50 с .

24.1. Увеличивается . 24.2. Возросла . 24.3. Возросла на 40 Дж .24.4. 100МДж .24.5. 200Дж .24.6. Выполняет,кинетическаяэнергияавтомобиляувеличивается .24.7. 100Дж .24.8. Кинетическаяэнергияуменьшается,потенциальная—увеличивается .24.9. Потенциальнаяэнергияпереходитвкинетическую,потомвпотенциальнуюдеформи-рованногошарика,потомвкинетическую,исновавпотенциальную .24.10. 60кг .24.11. 6Дж, 6Дж .24.12. 31,25Дж .24.13. 900кДж,900кДж .24.14. 160кДж .24.15. 4Дж,4Джпередударомоземлю,потенциальная энергия будет равна нулю . 24.16. Нет . 24.17. Нет .24.18. В обоих случаях уменьшается . 24.19. Автомобиль разгоня-ется, кинетическая энергия увеличивается, тормозит — уменьша-ется .На горизонтальной дороге сила притяжения не совершает ра-боту,поэтомупотенциальнаяэнергиянеизменяется .Нанаклонномучастке, если автомобиль движется вверх, сила тяжести совершаетотрицательнуюработуипотенциальнаяэнергияувеличивается,есливниз — наоборот . 24.20. Потенциальная и кинетическая энергияракеты возрастают, и еемеханическая энергияне сохраняется, таккакдвигатели совершаетработу .24.21. Потенциальная энергияпе-реходит в кинетическую, а когда санки останавливаются— в дру-гие виды . 24.22. Если сопротивления воздуха нет, скорость будеттакойже,еслисопротивлениевоздухаесть,скоростьбудетменьше .24.23. 1,5кН .24.24. 10Н .24.25. 4м .Потенциальнаяэнергиягру-за возросла на 2,8 кДж . 24.26. 6 м . Потенциальная энергия грузавозросла на 4,8 кДж . 24.27. 20 м . 24.28. 5 м . 24.29. Потенциаль-ная энергия возрастает, механическая энергия возрастает . Работапо подъему шара совершается за счет уменьшения потенциальнойэнергии воздуха, опускающегося на место шара . 24.30. Потенци-альная энергия переходит в кинетическую и наоборот . Сила на-тяжения нити работу не выполняет . Сила тяжести выполняет тоположительную, то отрицательную работу . 24.31. В городе нужночасторазгонятьсяпослепотерикинетическойэнергииприторможе-

169

нии .24.32. 75Дж,150Дж .Впервомслучаероботавызоветтолькоувеличение потенциальной энергии, а во втором сумка приобретет,кроме потенциальной, еще и кинетическую энергию . 24.33. Кине-тическая энергия больше в 9 раз . 24.34. Потенциальная, в 15 раз .

24.35. 23

8

v

g⋅ . 24.36. 200 Дж . 24.37. 0,2 Дж . 24.38. 1,2 кДж .

24.39. 46,9кДж .24.40. Потенциальную,1Дж .24.41. 2м .

25.1. В расстоянии, в 4 раза . 25.2. Нет . 25.3. Нет . 25.4. 90% .25.5. 90 % . 25.6. 70 % . 25.7. 24 см . 25.8. Опустилась на 8 м .25.9. 180 Н . 25.10. 90 % . 25.11. 80 % . 25.12. 75 % . 25.13. Весмальчика распределен поровну между двумя канатами, поэтомудля удержания он прикладывает силу, равную половине его веса .25.14. 400Н .25.15. 500Н .25.16. 250Н .25.17. 250Н .25.18. 1 т .25.19. 0,4 м, 30 Н . 25.20. 80 % . 25.21. 125 %, если груз подве-шен к короткому плечу, и 93,75%, если к длинному . КПД боль-ше 100 %, в первом случае получен за счет того, что подниматьгруз помогает сила тяжести, действующая на трубу .25.22. 625Н .25.23. 150кг .25.24. 130Н .25.25. 151кН .25.26. F= 400Н .

26.1. Кирпич остынет, вода нагреется, их температуры сравня-ются .26.2. Чтобыустановилосьтепловоеравновесие .26.3. Капелькабудетподниматься .26.4. Всосуде1температуранижетемпературыв комнате, в сосуде 2— выше .26.5. Чтобы вернуть ртуть в резер-вуар на конце термометра . 26.6. Подогревать аквариум нужно,температура в комнате 17,6 °С . 26.7. Температуру тела мальчиканужно снизить на 1,2 °С . 26.8. Показания термоскопа зависят отатмосферногодавления,котороеизменяется .26.9. Тепловоерасши-рениежидкостине зависит от атмосферного давления .26.10. 4 °С .26.11. 30мм .26.12. Нет .26.13. Принагреваниистолбикжидкостисокращался бы, а не удлинялся . 26.14. Во втором случае, так каквслучаетепловогоконтактаскаплейтермометрможетзначительноизменить температуруводы .26.15. Поместить термометрв стакан,наполненныйбольшимколичествомжуков .26.16. Поместитьтермо-метр себеподмышку, апотом его встряхнуть .

27.1. В воде увеличится, при подъеме на второй этаж не изме-нится . 27.2. Кинетическая энергия молекул возрастет, потенци-альная практически не изменится . 27.3. В первом случае ладонинагреютсявследствиетеплообмена,авовтором—работы .27.4. Те-плообменом с горячим телом . 27.5. Вследствие теплопроводности .27.6. Чтобы радиаторы хорошо проводили тепло . 27.7. Для тепло-изоляции .27.8. Засчетконвекциинагретаяводаподнимаетсявверх .27.9. Нагретаяводаподнимаетсявверх .27.10. Врезультатеизлуче-ния .27.11. Чтобытермометрнагревалсявоздухом,анесолнечнымилучами . 27.12. Возрастет . Внутренняя энергия большого шарика

170

больше возрастет . 27.13. Энергия, которая передается жидкостипри теплообмене, идет на выполнение работы жидкостью по уве-личению собственной потенциальной энергии . 27.14. Сила трениявыполняет работу, которая нагревает доску и производит поджогмха . 27.15. Чтобы не обжечь ладони . 27.16. Внутренняя энергияпроволоки возрастает за счет работы . 27.17. Сначала повышаетсявнутренняя энергия газа над водой в пробирке, потом пробка при-обретаеткинетическуюэнергиювследствиеуменьшениявнутреннейэнергиигаза .27.18. Телонадоохлаждать .27.19. Можно,вэтомслу-чае тепло снаружи не будет попадать под одеяло . 27.20. Создаюттеплоизоляцию . 27.21. Случай а — летом, б — зимой . 27.22. Те-плопроводность стенок уменьшается за счет накипи . 27.23. Тепло-проводностьводызначительнобольше,чемвоздуха .27.24. Дымпо-днимаеттеплыйвоздух .27.25. Холодныйвоздухотоконопускаетсявкомнатекполуинагреваетсяотрадиаторов .27.26. Еслиброситькусок льда в воду .27.27. Для охлаждения потоком воздуха снару-жи . 27.28. За счет тепла, передающегося баку солнечными луча-ми . Бак надо расположить на солнце и покрасить в черный цвет .27.29. Снег грязный в городе, поскольку лучше поглощает тепло,которое переносят солнечные лучи . 27.30. Чтобы по возможностименьше нагревались солнечными лучами .27.31. Теплопроводностьи конвекция, а в более дорогих и излучение (благодаря специаль-ному покрытию стекла) . 27.32. Воздух откачивают для уменьше-ния теплопроводности, а покрывают полированным металлом дляуменьшенияизлучения .27.33. Теплопроводность,излучениеикон-векция .27.34. Придвижениивнутренняяэнергия,азначит,итем-пературатела,неснизятсядоопасногоуровня .27.35. Припадениина стальную плиту и подпрыгивании остается практически неиз-менной . При падении на песок— увеличивается . 27.36. Болванканагревается за счет работы, которую над ней выполняет кузнец .27.37. Работасилысопротивлениядвижениюввоздухе .Этаработаувеличивает внутреннюю энергию метеорного тела 27.38. За счеткинетическойэнергииметеоританаповерхностиЗемлиобразовалсякратер, а веществометеоритаиспарилось .27.39. Отложкик воде:теплообменидетоттеласбольшейтемпературойктелусменьшей .27.40. В смеси глины и соломы значительное количество малень-ких полостей, которые заполнены воздухом, который проводит те-пло хуже, чем жидкости или твердые тела . 27.41. Металл быстро«уносит» тепло, и нить не нагревается до температуры сгорания .27.42. Металлбудетказатьсязначительнотеплеедерева .27.43. Воданедаетнагретьсябумагедотемпературысгорания .27.44. Наниж-нейчасти,посколькутеплыйвоздухвозлеокнаохлаждаетсяиопус-кается вниз . Внизу окно холоднее . 27.45. Подождать 5 мин и на-литьмолоко .27.46. Бездействуетархимедовасилаинепроисходит

171

естественная конвекция . 27.47. В кирпичной трубе теплый воздухохлаждаетсяменьше,чемвметаллической .27.48. Солнечныелучинагреваютпочвуирастения,астеклоилипрозрачнаяпленкамешаеттеплопередаче, конвекции и излучению «уносить» тепло наружу .27.49. На север, так как солнечные лучи не обогревают квартирычерез окна . 27.50. Воздух нагревается от накаленной поверхнос-ти Земли . 27.51. Вода имеет аномалию в тепловом расширении:при +4 °С ее плотность наибольшая и вода с такой температуройрасполагается у дна . 27.52. Воздух нагревается возле поверхностиЗемли,поднимается,расширяется,т .е .выполняетработу,ивслед-ствие этого уменьшает внутреннюю энергию . Температура воздухазначительно уменьшается . 27.53. За счет малой теплопроводностикратковременные колебания температурыне влияют на показаниятермометра, а значительные по сроку повышения либо понижениятемпературытермометр будетфиксировать .

28.1. Второй сосуд . 28.2. 920 Дж . 28.3. 1840 Дж . 28.4. Дляповышениятемпературы1кгводына1°Снужноувеличитьеевну-треннюю энергию на 4200Дж .28.5. Для повышения температуры1 кг меди на 1 °С нужно увеличить ее внутреннюю энергию на400 Дж . 28.6. Алюминиевая деталь отдала большее количествотеплоты . Внутренняя энергия медной детали изменилась мень-ше всего . 28.7. Водная система, так как вода имеет бо льшую те-плоемкость . 28.8. В Гавре, ведь он расположен на берегу моря .28.9. На нагревание воды . 28.10. У второго металла, так как длянагревания до тойже температуры для него нужно большее коли-чество теплоты . 28.11. 171,5 кДж . 28.12. 540 кДж . 28.13.7 кДж .28.14. 550кДж .28.15. Изалюминия .Надовычислитьудельнуюте-

плоемкость .28.16.880 ( )Дж

кг C⋅ ° . 28.17.1213кДж .28.18. 48,4МДж .

28.19. 13,5°С .28.20. 0,4°С .28.21. 2,5кг .28.22. 0,5°С .28.23. 0,1°С .28.24. Катастрофически изменился бы климат: значительные ко-лебания температуры (такие, как в пустыне) как в течение суток,так и в течение года, большинствоживотныхи растений на Землеивокеанахисчезлибы .28.25. Кастрюле—график2,воде—1 .Водасодержитсявкастрюле,значит,можнопринять,чтоихтемпературавсевремяодинакова .Принагреваниинаодинаковоеколичествогра-дусов вода поглотит большее количество теплоты вследствие боль-шейтеплоемкости .28.26. Воде—график3,меди—1 .Чемменьшетеплоемкостьтела,тембыстрееонобудетнагреваться .28.27. Мощ-ность тепловыхпотерь будет больше, чем тепловаямощность свеч-ки как нагревателя . 28.28. 201,6 МДж . 28.29. 900 кДж, 1000 Вт .28.30. 45°С .28.31. 0,15°С .28.32. 50°С .28.33. Нет,дляэтогокапленужноупасть с высоты42км .28.34. 1,5 °С .28.35. 3,6 °С .

172

29.1. Стальная деталь остынет сильнее, чем нагреется вода .29.2. Сжелезнымшариком .29.3. 31,6°С .29.4. 3,04л .29.5. 218л .29.6. 82,6°С . 29.7. 41,9 °С . 29.8. Из серебра . 29.9. 36,9 °С .29.10. Холодной воды— 152 л, горячей— 48 л .29.11. Были, таккакбезтепловыхпотерьвваннойдолжнаустановитьсятемпература36°С .29.12. Нужновзятьна2,4гбольшегорячейводы .29.13. 3,7°С .

30.1. 46 МДж . 30.2. Бензина . 30.3. 85 МДж, 20,7 МДж .30.4. 155 МДж, 47,3 МДж . 30.5. 0,5 кг . 30.6. 2 кг .30.7. 27МДж/кг,спирт .30.8. 92МДж .30.9. 1,2·1011Дж .30.10. На190 МДж . 30.11. У 2,7 раза . 30.12. У 1,6 раза . 30.13. 192 МДж .30.14. На 95 МДж . 30.15. 5 кг . 30.16. 2,15 км . 30.17. 75 % .30.18. Бензин и керосин горят медленно, а порох взрывается .30.19. 62,6 г . 30.20. Нет, железо нагреется только до 1421 °С .30.21. 38,6% .30.22. 1кг .31.1. Можно,внутренняяэнергиятопли-вапревратится вмеханическуюэнергиювращающегосяколеса .

31.2. Автомобиль, автобус, самолет .31.3. Чтобыне было нако-плениявыхлопныхгазоввтуннелях .31.4. Дляуменьшениявредныхвыбросов .31.5. Вэлектроэнергетикенатепловыхстанцияхпаровыетурбины . 31.6. Дизели на судах . 31.7. 30 МДж . 31.8. 150 Дж .31.9. 13МДж .31.10. Парвыполнилработуисоответственноумень-шил внутреннюю энергию . 31.11. Для эффективного охлаждения .31.12. а)«рабочийход»,б)«выхлоп»,в)«сжатие»,г)«всасывание» .31.13. В начале такта «рабочий ход» .31.14. Хотя бы один клапаноткрытпритактах«всасывание»и«выхлоп» .Обазакрытьпритак-тах«сжимание»и«рабочийход» .Нетмомента,когдаоткрытыобаклапана .31.15. Топливонужновпрыснутьвцилиндрвконцетакта«сжатие», а давление воздуха в цилиндре в этот момент в десят-киразпревышаетатмосферное .31.16. Первыйдвигатель, егоКПДвышеионимеетменьшийрасходтоплива .31.17. 30% .31.18. 20% .31.19. 33,3% .31.20. 25% .31.21. 40% .31.22. 33% .31.23. 2,87кг .31.24. 1116т .31.25. 97,2МДж .31.26. 1,07МВт .31.27. 1657тыс .т,35,3% .31.28. 12,25кВт .31.29. 13,6 т .31.30. 4,8л .

32.1. Чтобырасплавить1кгалюминияпритемпературеплавле-ния, нужно 393 кДж теплоты .32.2. Стальной заготовки, в 2 раза .32.3. Возрастаетзасчетизмененияпотенциальнойэнергиивзаимо-действия молекул тела . 32.4. Вода, на 332 кДж . 32.5. Если водабудетиметьтемпературуплавленияльда,т .е .0°С .32.6. Алюминийи олово, так как они расплавятся .32.7. Сереброможно,железо—нет .32.8. Лед будет таять долгои температура в ящике будет око-ло 0 °С .32.9. Лед сначаланагревается до 0 °С .32.10. Температуратающего льда равна 0 °С, а чтобы заморозить рыбу, нужна болеенизкаятемпература .32.11. Прикристаллизацииобъемводывозрас-таетисилыдавлениянастенкибутылки,возникающиеприэтом,ееразорвут .32.12. Есливодазамерзнет,топовредитрадиаторидвига-тель .32.13. 1,66МДж .32.14. 1,28МДж .32.15. Таяниеснегаильда

173

вызвалибынаводнения .32.16. Дляоловянного бруска .32.17. Дляалюминиевогоцилиндрав1,28раза .32.18. 79°C .32.19. 3,09МДж .32.20. 33,5кДж .32.21. 71кДж .32.22. 234,8кДж .32.23. 21,84кДж .32.24. 4,93 кДж . 32.25. 77,5 кДж . 32.26. АВ — нагревание льда,ВС— плавление льда,СD— нагревание воды, образовавшейся израсплавленногольда .0,3кг .Количествотеплотыдлякаждогоучаст-ка разделить на массу и разность температур (кроме участка ВС) .32.27. Увторогометаллабольшев1,25раза .32.28. Удельнаятепло-емкостьметалабольшевтвердомсостояниив2раза .32.29. Графикасоответствуетцеху,б—улице .Зима .Графикадемонстрируетболеебыстроеохлаждениедо болеенизкойтемпературы .32.30. Нагрева-ниесвинца,плавление,нагреваниерасплавленногосвинца,приоста-новлениенагревания,остываниерасплавленногосвинца,кристалли-зация, остывание твердого свинца . Участок GH более наклонный,чем участокAB, посколькумощность потери тепла при остываниименьше тепловой мощности горелки . 327 °С . 32.32. Днем под лу-чами солнца снегнакрыше таети стекает, вечероминочью—за-мерзает . Подобный перепад температур для этого процесса наблю-дается чаще при приближении весны . 32.33. Крышка поднялась,так как вода при кристаллизации расширяется . Работа по подня-тию крышки была выполнена вследствие уменьшения внутреннейэнергии воды . 32.34. При образовании льда вода выделяет тепловследствиеуменьшениявнутренней энергии .Происходитпри0 °С,поэтомуцветынеостываютнижеэтойтемпературы .32.35. Прина-гревании покрытие начинает плавиться и испаряться, тем самымзабираятеплоуповерхностиаппарата .Температуранеповышаетсявыше температуры плавления, а она небольшая . 32.36. Дно пред-ставляет герметичнуюкапсулу, в которой скрытокристаллическоевещество, которое имеет температуру плавления 98 °С и доволь-но большую удельную теплоту плавления . Кастрюля нагреваетсядо 98 °С, а потом запасает тепло в расплавленном веществе . Наи-более вероятно, что натрий . Его температура плавления 97,7 °С,удельная теплота плавления — 115 кДж/кг . 32.37. 9,49 МДж .32.38. 790г .32.39. 2,02кг .32.40. 316г .32.41. 2,9кг .32.42. 624г .32.43. –5,95°C .32.44. –21°С .32.45. 0°C .32.46. 71,8г .32.47. 13,4км .32.48. 1562м/с .32.49. 38,3 °С .32.50. 6,25л .32.51. 1/10 .

33.1. При испарении воды одежда охлаждается . 33.2. При ис-парении воды ткань и термометр охлаждаются . 33.3. Спирт луч-ше испаряется и потому сильнее охлаждается . 33.4. При испаре-нии такой жидкости поврежденные ткани сильно охлаждаются .33.5. Вширокойинизкойчашке,засчетиспарениясповерхности .33.6. Испарение ускорится . 33.7. Нет, кипение будет происходитьпринеизменнойтемпературе .33.8. Водянойпар .33.9. Уменьшиласьна 2,3МДж .33.10. 230 кДж, 45 кДж, 4,2 кДж .33.11. 1,15МДж .33.12. Нет . 33.13. Поверхность жидкости оставляют наиболее

174

быстрые молекулы, и средняя кинетическая энергия молекулжидкости, следовательно, и температура жидкости уменьшаются .33.14. Вфинской сауне влажность воздуха меньше, чем в русскойбане, испарение пота, охлаждающее тело человека, позволяет на-ходиться в более нагретом помещении . 33.15. Вода . Пленка жирамешает испаряться воде с поверхности борща . 33.16. Так фруктыне высыхают . 33.17. Весной и осенью трасса влажная, а в серед-инеиливконцезнойноголета—сухая .33.18. Воздухотноситпарот поверхности лужи, и испарение ускоряется .33.19. С водой, таккак она испаряется не так быстро, как эфир . 33.20. Не всякое па-рообразование является кипением . Чаще встречается испарение .33.21. До кипения . 33.22. Если кастрюлю закрыть крышкой: онауменьшает испарение и соответственно охлаждение . 33.23. В со-суде 2, так как испарение с поверхности в этой кастрюле будетменьше . 33.24. Пламя спички испаряет каплю тумана, и он «ис-чезает» . 33.25. При образовании тумана водяной пар, конденсиру-ясь,отдаеттепловследствиеуменьшениясвоейвнутреннейэнергии,чтопредотвращаетдальнейшееснижениетемпературы .33.26. Нет,чтобы вода в миске закипела, ее дно должно иметь температурубольше температуры кипения . 33.27. Вода — график 3, спирт —график 2, эфир — график 1 . 33.28. Меньшую удельную теплоем-кость и более высокую температуру кипения имеет первая жид-кость,болеевысокуюудельнуютеплотупарообразования—втораяжидкость . 33.29. 5,36 МДж . 33.30. 12,46 МДж . 33.31. 1174 кДж .33.32. 659 кДж . 33.33. 152,6 кДж . 33.34. Лед также испаряет-ся (этот процесс называется возгонка) . 33.35. Это вызывает до-полнительное потоотделение, а испарение пота охлаждает тело .33.36. Сталкиваются пузырьки с водяным паром . 33.37. Темпера-туракипения водывысоко в горахпри сниженномдавлениимень-ше, чем у подножия горы . При меньшей температуре невозможноприготовить мясо . 33.38. Кастрюлизакрываются герметически, и давле-ниепаравнутриподнимаеттемпературукипения воды . 33.39. Нет центров па-рообразования . 33.40. Частицы пескастановятсяцентрамипарообразования .33.41. С возрастанием температурымощность тепловых потерь тоже воз-растает33.42. См .рисунок .33.43. Паримеет большую внутреннюю энергию .33.44. 85г .33.45. 152г .33.46. 26,1°С .33.47. 1,15 кг . 33.48. 175 г .33.49. 1208 кг . 33.50. 560 г .33.51. 100 °С . 33.52. 100 °С, 0,985 .33.53. 3,25км/с . К задаче 33.42

100

60

20

40

80

t

t, °C

175

Приложение

СПравочные таблицы

Ускорение свободногопадения10Н/кгРадиусЗемли6400км

Плотность твердых тел

Веществоr,

кг/м3r,

г/cм3 Веществоr,

кг/м3r,

г/cм3

Алюминий 2700 2,7 Медь 8900 8,9

Бетон 2200 2,2 Стекло 2500 2,5

Гранит 2600 2,6 Сосна (сухая) 400 0,4

Лед 900 0,9 Сталь 7800 7,8

Мрамор 2700 2,7

Плотность жидкостей

Веществоr,

кг/м3r,

г/cм3 Веществоr,

кг/м3r,

г/cм3

Вода 1000 1,00 Нефть 800 0,8

Керосин 800 0,80 Масло 800 0,8

Дизельноетопливо

800 0,80 Ртуть 13600 13,6

Масломашинное

800 0,80 Спирт 800 0,8

Плотность газов

(при0 °Cи давлении760ммрт . ст .)

Вещество r, кг/м3 Вещество r, кг/м3

Воздух 1,29 Природный газ 0,80

Водород 0,09 Гелий 0,18

176

теПловые СвойСтва вещеСтв

твердые тела

ВеществоУдельная

теплоемкость,кДж/(кг⋅°C)

Температураплавления, °C

Удельная тепло-таплавления,

кДж/кгАлюминий 0,92 660 393Дерево 2,40Железо 0,46 1535 270Золото 0,13 1065 67Лед 2,10 0 332Медь 0,40 1087 213Олово 0,23 232 59Свинец 0,14 327 25Серебро 0,25 962 87Сталь 0,50 1400 84Кирпич 0,88Чугун 0,54 1200 96

жидкости

ВеществоУдельная

теплоемкость,кДж/(кг⋅°C)

Температуракипения *,

°C

Удельная тепло-тапарообразова-ния **,МДж/кг

Вода 4,2 100 2,3Маслопод-солнечное

1,7

Ртуть 0,14 357 0,30Машинноемасло

1,68

Эфир 34,6 2,35

удельная теплота сгорания топливаВещество q,МДж/кг Вещество q,МДж/кг

Антрацит 30 Дрова сухие (дуб) 10Бензин 46 Каменныйуголь 27Водород 120 Порох 4Керосин 46 Природный газ 44Древесныйуголь 34 Спирт 27Дизельноегорючее 42

* Принормальноматмосферномдавлении .** Принормальноматмосферномдавлениии температурекипения .

УДК 371 .388:53ББК 22 .3я72

Н34

Ненашев И. Ю.Н34 Физика . 8 класс: Сборник задач / И . Ю . Ненашев .— 3-е изд .,

испр .— Харьков: Веста, 2010 .— 176 с .

ISBN 978-966-08-3701-0 .Пособие соответствует действующей программе по физике для 8 класса

(12-летняя школа) и содержит задачи, дифференцированные по трем уровнямсложности . Издание построено максимально удобно для учителя и учащихся,приведены ответы, комментарии, решения . Задачи для любознательных помогутучителю подготовить учащихся к олимпиадам, будут способствовать формирова-нию ученических навыков самостоятельного анализа физических ситуаций .

Пособиепредназначенодляучащихся8класса общеобразовательныхучебныхзаведений и учителей физики .

Одобрено комиссией по физике и астрономии УМС по вопросам образования МОН Украины к получению соответствующего грифа

МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ(протокол от 03 .07 .2008 г . № 12)

Р е ц е н з е н т ы:И. Н. Колупаев, канд . физ .-мат . наук, доцент Национального технического

университета «Харьковский политехнический институт»;Т. И. Чернец, учитель-методист, учитель физики ООШ№ 35 г . Харькова,

заслуженный учитель Украины

Издано по лицензии ООО Издательство «Ранок»

ISBN 978-966-08-3701-0

© И .Ю . Ненашев, 2008© И .Ю . Ненашев, испр ., 2009© ООО Издательство «Ранок», 2010

УДК 371.388:53ББК 22.3я72

Навчальне видання

НеНАшеВ Ігор Юрійович

ФіЗИКА. 8 КлАС. ЗБіРНИК ЗАДАч3-тєвидання,виправлене

(російською мовою)РедакторГ.Ю.Вепрік. ТехнічнийредакторА.П.Твердохліб

КодТ6299Р .Підписанододруку25 .09 .2009 .Формат60×84/16 .Папірофсетний .ГарнітураШкільна .Друкофсетний .Ум .друк .арк .11,5 .

ТОВ«Веста» .СвідоцтвоДК№3323від26 .11 .2008 .61064Харків,вул .Бакуніна,8А .

Адресаредакції:61145Харків,вул .Космічна,21а .Тел .(057)719-48-65,тел ./факс(057)719-58-67 .

Длялистів:61045Харків,а/с3355 .E-mail:office@ranok .kharkov .ua

Зпитаньреалізаціїзвертатисязател .:уХаркові—(057)712-91-44,712-90-87;Києві—(044)599-14-53,417-20-80;Донецьку—(062)345-98-24;

Житомирі—(0412)41-27-95,41-83-29;Дніпропетровську—(056)785-01-74;Львові—(032)244-14-36,(067)340-36-60;Сімферополі—(0652)22-87-01,22-95-30;

Тернополі—(0352)49-58-36,(067)395-33-05;Миколаєві—(0512)35-40-39,Рівному—(0362)3-78-64,(067)689-19-05;Сумах—(0542)21-07-35;

Черкасах—(0472)64-41-07,36-72-14 .E-mail:commerce@ranok .kharkov .uawww.ranok.com.ua

Documents

физика сборник задач 8 ненашев