Вариант 3, страница 99 - гдз по физике 10 класс дидактические материалы Марон, Марон

Авторы: Марон А. Е., Марон Е. А.
Тип: Дидактические материалы
Издательство: Дрофа
Год издания: 2014 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: белый молнии и вертолет
ISBN: 978-5-358-20020-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
КР-3. Кинематика периодического движения. Контрольные работы - страница 99.
Вариант 3 (с. 99)
Условие. Вариант 3 (с. 99)
скриншот условия

Вариант 3
I
1. Вычислите центростремительное ускорение искусственного спутника Земли, движущегося на высоте 600 км над земной поверхностью по круговой орбите с линейной скоростью 8 км/с. Радиус Земли принять равным 6400 км.
2. Найдите период и частоту вращения минутной стрелки часов.
II
3. Чему равна скорость велосипедиста, если колесо велосипеда делает 100 оборотов в минуту, а его радиус равен 40 см?
4. Частица совершает гармонические колебания по закону $x = 5 \cos \frac{\pi}{3} t$ см. Определите координату частицы, модуль ее скорости и ускорения в момент времени $t = 3$ с.
III
5. Во сколько раз изменяется скорость движения спутника на орбите, если при уменьшении в 2 раза радиуса круговой орбиты период его обращения уменьшается в 4 раза?
6. Две материальные точки движутся по окружностям радиусами $R_1$ и $R_2$, причем $R_1 = 2R_2$. Сравните их центростремительные ускорения, если равны их периоды обращения.
Решение. Вариант 3 (с. 99)
1. Дано:
$h = 600 \text{ км} = 600 \times 10^3 \text{ м} = 0.6 \times 10^6 \text{ м}$
$v = 8 \text{ км/с} = 8 \times 10^3 \text{ м/с}$
$R_З = 6400 \text{ км} = 6400 \times 10^3 \text{ м} = 6.4 \times 10^6 \text{ м}$
Найти: $a_ц$
Решение
Центростремительное ускорение вычисляется по формуле: $a_ц = \frac{v^2}{r}$, где $\text{v}$ — линейная скорость спутника, а $\text{r}$ — радиус его орбиты.
Радиус орбиты спутника равен сумме радиуса Земли $R_З$ и высоты спутника над поверхностью Земли $\text{h}$: $r = R_З + h$
Подставим числовые значения в систему СИ: $r = 6.4 \times 10^6 \text{ м} + 0.6 \times 10^6 \text{ м} = 7.0 \times 10^6 \text{ м}$.
Теперь вычислим центростремительное ускорение: $a_ц = \frac{(8 \times 10^3 \text{ м/с})^2}{7 \times 10^6 \text{ м}} = \frac{64 \times 10^6 \text{ м}^2/\text{с}^2}{7 \times 10^6 \text{ м}} = \frac{64}{7} \text{ м/с}^2 \approx 9.14 \text{ м/с}^2$.
Ответ: $a_ц \approx 9.14 \text{ м/с}^2$.
2. Решение
Период вращения $\text{T}$ — это время, за которое тело совершает один полный оборот. Минутная стрелка часов совершает один полный оборот за 60 минут.
Переведем период в систему СИ (секунды): $T = 60 \text{ мин} = 60 \times 60 \text{ с} = 3600 \text{ с}$.
Частота вращения $\nu$ — это величина, обратная периоду. Она показывает, сколько оборотов совершает тело за единицу времени. $\nu = \frac{1}{T}$
Вычислим частоту: $\nu = \frac{1}{3600 \text{ с}} \approx 0.000278 \text{ Гц}$.
Ответ: Период $T = 3600$ с, частота $\nu \approx 0.000278$ Гц.
3. Дано:
$\nu = 100 \text{ об/мин} = \frac{100}{60} \text{ об/с} = \frac{5}{3} \text{ Гц}$
$R = 40 \text{ см} = 0.4 \text{ м}$
Найти: $\text{v}$
Решение
Скорость велосипедиста равна линейной скорости точек на ободе колеса (при условии отсутствия проскальзывания). Линейная скорость связана с угловой скоростью $\omega$ и радиусом $\text{R}$ соотношением: $v = \omega R$.
Угловая скорость, в свою очередь, связана с частотой вращения $\nu$: $\omega = 2\pi\nu$.
Объединив формулы, получаем: $v = 2\pi\nu R$.
Подставим значения, переведенные в систему СИ: $v = 2\pi \times \frac{5}{3} \text{ Гц} \times 0.4 \text{ м} = \frac{4\pi}{3} \text{ м/с}$.
Вычислим численное значение, приняв $\pi \approx 3.14$: $v \approx \frac{4 \times 3.14}{3} \approx \frac{12.56}{3} \approx 4.19 \text{ м/с}$.
Ответ: $v \approx 4.19 \text{ м/с}$.
4. Дано:
$x(t) = 5 \cos\left(\frac{\pi}{3}t\right)$ см
$t = 3$ с
Найти: $x(3)$, $|v(3)|$, $|a(3)|$
Решение
1. Координата частицы. Подставим значение времени $t=3$ с в уравнение движения: $x(3) = 5 \cos\left(\frac{\pi}{3} \times 3\right) = 5 \cos(\pi) = 5 \times (-1) = -5 \text{ см}$.
2. Скорость частицы. Скорость является первой производной координаты по времени: $v(t) = x'(t)$. $v(t) = \frac{d}{dt}\left(5 \cos\left(\frac{\pi}{3}t\right)\right) = -5 \sin\left(\frac{\pi}{3}t\right) \times \frac{\pi}{3} = -\frac{5\pi}{3} \sin\left(\frac{\pi}{3}t\right) \text{ см/с}$. Найдем скорость в момент времени $t=3$ с: $v(3) = -\frac{5\pi}{3} \sin\left(\frac{\pi}{3} \times 3\right) = -\frac{5\pi}{3} \sin(\pi) = -\frac{5\pi}{3} \times 0 = 0 \text{ см/с}$. Модуль скорости $|v(3)| = 0$ см/с.
3. Ускорение частицы. Ускорение является первой производной скорости по времени (или второй производной координаты): $a(t) = v'(t)$. $a(t) = \frac{d}{dt}\left(-\frac{5\pi}{3} \sin\left(\frac{\pi}{3}t\right)\right) = -\frac{5\pi}{3} \cos\left(\frac{\pi}{3}t\right) \times \frac{\pi}{3} = -\frac{5\pi^2}{9} \cos\left(\frac{\pi}{3}t\right) \text{ см/с}^2$. Найдем ускорение в момент времени $t=3$ с: $a(3) = -\frac{5\pi^2}{9} \cos\left(\frac{\pi}{3} \times 3\right) = -\frac{5\pi^2}{9} \cos(\pi) = -\frac{5\pi^2}{9} \times (-1) = \frac{5\pi^2}{9} \text{ см/с}^2$. Модуль ускорения $|a(3)| = \frac{5\pi^2}{9} \text{ см/с}^2 \approx 5.48 \text{ см/с}^2$.
Ответ: Координата $x = -5$ см, модуль скорости $|v| = 0$ см/с, модуль ускорения $|a| = \frac{5\pi^2}{9} \text{ см/с}^2 \approx 5.48 \text{ см/с}^2$.
5. Дано:
$R_2 = \frac{R_1}{2}$
$T_2 = \frac{T_1}{4}$
Найти: $\frac{v_2}{v_1}$
Решение
Линейная скорость движения по круговой орбите связана с радиусом орбиты $\text{R}$ и периодом обращения $\text{T}$ формулой: $v = \frac{2\pi R}{T}$.
Запишем это соотношение для начального (1) и конечного (2) состояний: $v_1 = \frac{2\pi R_1}{T_1}$
$v_2 = \frac{2\pi R_2}{T_2}$
Подставим в выражение для $v_2$ соотношения из условия задачи: $v_2 = \frac{2\pi (R_1/2)}{T_1/4} = \frac{2\pi R_1}{2} \times \frac{4}{T_1} = 2 \times \frac{2\pi R_1}{T_1}$.
Поскольку $\frac{2\pi R_1}{T_1} = v_1$, получаем: $v_2 = 2v_1$.
Следовательно, отношение скоростей равно: $\frac{v_2}{v_1} = 2$.
Ответ: Скорость движения спутника увеличится в 2 раза.
6. Дано:
$R_1 = 2R_2$
$T_1 = T_2 = T$
Найти: $\frac{a_1}{a_2}$
Решение
Центростремительное ускорение можно выразить через радиус орбиты $\text{R}$ и период обращения $\text{T}$. Исходная формула: $a = \frac{v^2}{R}$. Скорость: $v = \frac{2\pi R}{T}$.
Подставим выражение для скорости в формулу ускорения: $a = \frac{\left(\frac{2\pi R}{T}\right)^2}{R} = \frac{4\pi^2 R^2}{T^2 R} = \frac{4\pi^2 R}{T^2}$.
Запишем выражения для ускорений первой ($a_1$) и второй ($a_2$) точек: $a_1 = \frac{4\pi^2 R_1}{T_1^2}$
$a_2 = \frac{4\pi^2 R_2}{T_2^2}$
Найдем отношение ускорений: $\frac{a_1}{a_2} = \frac{\frac{4\pi^2 R_1}{T_1^2}}{\frac{4\pi^2 R_2}{T_2^2}} = \frac{R_1}{R_2} \times \frac{T_2^2}{T_1^2}$.
Подставим в полученное выражение условия из задачи ($R_1 = 2R_2$ и $T_1 = T_2$): $\frac{a_1}{a_2} = \frac{2R_2}{R_2} \times \frac{T^2}{T^2} = 2$.
Таким образом, $a_1 = 2a_2$.
Ответ: Центростремительное ускорение первой точки в 2 раза больше центростремительного ускорения второй точки.
Другие задания:
Вариант 4
стр. 92Вариант 1
стр. 93Вариант 2
стр. 94Вариант 3
стр. 95Вариант 4
стр. 96Вариант 1
стр. 97Вариант 2
стр. 98Вариант 3
стр. 99Вариант 4
стр. 100Вариант 1
стр. 101Вариант 2
стр. 102Вариант 3
стр. 103Вариант 4
стр. 104Вариант 1
стр. 105Вариант 2
стр. 106к 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 3 расположенного на странице 99 к дидактическим материалам 2014 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 3 (с. 99), авторов: Марон (Абрам Евсеевич), Марон (Евгений Абрамович), базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Дрофа.