Вариант 4, страница 44 - гдз по физике 10 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Авторы: Ерюткин Е. С., Ерюткина С. Г.
Тип: Самостоятельные и контрольные работы
Серия: классический курс
Издательство: Просвещение
Год издания: 2018 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: оранжевый изображены шестерни механизма
ISBN: 978-5-09-098314-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
Самостоятельная работа № 8. Момент импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела. Законы сохранения в механике. Механика - страница 44.
Вариант 4 (с. 44)
Условие. Вариант 4 (с. 44)
скриншот условия


Вариант 4
1. В опыте со скамьей Жуковского человек при вращении разводит руки с гантелями в стороны. Как и почему изменяется его угловая скорость?
2. По горизонтальной поверхности без проскальзывания равномерно и прямолинейно катится обруч массой 2 кг. За 5 с он проходит 10 м. Определите кинетическую энергию обруча.
Решение. Вариант 4 (с. 44)
1. В опыте со скамьей Жуковского человек при вращении разводит руки с гантелями в стороны. Как и почему изменяется его угловая скорость?
Данное явление объясняется законом сохранения момента импульса. Система, состоящая из человека, скамьи Жуковского и гантелей, является замкнутой (или изолированной), поскольку можно пренебречь моментом внешних сил (например, силой трения в оси скамьи).
Момент импульса системы $\text{L}$ определяется произведением момента инерции $\text{I}$ на угловую скорость $\omega$: $L = I \cdot \omega$.
Момент инерции тела зависит от распределения его массы относительно оси вращения ($I = \sum m_i r_i^2$). Когда человек разводит руки с гантелями, он увеличивает расстояние $\text{r}$ этих масс от оси вращения. В результате общий момент инерции системы «человек-гантели-скамья» увеличивается.
Согласно закону сохранения момента импульса, для замкнутой системы это значение остается постоянным:
$L = I \cdot \omega = \text{const}$
Поскольку момент инерции $\text{I}$ увеличивается, то для сохранения постоянства момента импульса $\text{L}$ угловая скорость $\omega$ должна уменьшиться.
Ответ: Угловая скорость человека уменьшается. Это происходит потому, что при разведении рук в стороны увеличивается момент инерции системы, и для выполнения закона сохранения момента импульса угловая скорость должна соответственно уменьшиться.
2. По горизонтальной поверхности без проскальзывания равномерно и прямолинейно катится обруч массой 2 кг. За 5 с он проходит 10 м. Определите кинетическую энергию обруча.
Дано:
$m = 2$ кг
$t = 5$ с
$s = 10$ м
Найти:
$E_k$ - ?
Решение:
Кинетическая энергия обруча, который катится без проскальзывания, состоит из двух частей: кинетической энергии поступательного движения центра масс и кинетической энергии вращательного движения вокруг центра масс.
$E_k = E_{пост} + E_{вращ} = \frac{mv^2}{2} + \frac{I\omega^2}{2}$
где $\text{m}$ — масса обруча, $\text{v}$ — скорость его центра масс, $\text{I}$ — момент инерции обруча, $\omega$ — его угловая скорость.
Обруч движется равномерно, поэтому его линейная скорость постоянна и вычисляется по формуле:
$v = \frac{s}{t} = \frac{10 \text{ м}}{5 \text{ с}} = 2 \text{ м/с}$
Момент инерции обруча (рассматриваемого как тонкое кольцо) относительно оси, проходящей через его центр перпендикулярно плоскости, равен:
$I = mR^2$
где $\text{R}$ — радиус обруча.
Условие качения без проскальзывания означает, что линейная скорость центра масс и угловая скорость связаны соотношением:
$v = \omega R$, из которого следует, что $\omega = \frac{v}{R}$
Подставим выражения для $\text{I}$ и $\omega$ в формулу для полной кинетической энергии:
$E_k = \frac{mv^2}{2} + \frac{(mR^2)(\frac{v}{R})^2}{2} = \frac{mv^2}{2} + \frac{mR^2 \frac{v^2}{R^2}}{2} = \frac{mv^2}{2} + \frac{mv^2}{2} = mv^2$
Теперь можем рассчитать числовое значение кинетической энергии:
$E_k = 2 \text{ кг} \cdot (2 \text{ м/с})^2 = 2 \cdot 4 = 8 \text{ Дж}$
Ответ: $8$ Дж.
Другие задания:
Вариант 2
стр. 43Вариант 3
стр. 43Вариант 4
стр. 43Вариант 5*
стр. 44Вариант 1
стр. 44Вариант 2
стр. 44Вариант 3
стр. 44Вариант 4
стр. 44Вариант 5*
стр. 45Вариант 1
стр. 45Вариант 2
стр. 45Вариант 3
стр. 46Вариант 4
стр. 47Вариант 5*
стр. 47Вариант 1
стр. 48к содержанию
список заданийПомогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения Вариант 4 расположенного на странице 44 к самостоятельным и контрольным работам серии классический курс 2018 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению Вариант 4 (с. 44), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.