Закон сохранения энергии при движении по окружности

Содержание
  1. Равномерное движение тела по окружности – FIZI4KA
  2. Часть 2
  3. Ответы
  4. Неравномерное движение по окружности
  5. Движение по окружности (кинематика, динамика)
  6. Трение и движение по окружности
  7. Движение по окружности – задачи
  8. 9 класс
  9. Движение тела по окружности
  10. Закон сохранения энергии в механике
  11. Законы сохранения энергии и импульса
  12. Асламазов Л.Г. Движение по окружности // Квант
  13. Как подготовиться к ЕГЭ по физике? Структура экзамена
  14. Коротко о структуре ЕГЭ по физике
  15. Разделы ЕГЭ по физике
  16. Какие задания входят в ЕГЭ по физике?
  17. Какие темы на ЕГЭ по физике самые важные?
  18. 1. Силы
  19. 2. Второй закон Ньютона
  20. 3. Энергия и закон сохранения энергии (ЗСЭ)
  21. 4. Работа
  22. 5. Движение по окружности
  23. План успешной подготовки к ЕГЭ по физике
  24. I часть ЕГЭ по физике
  25. Задания базового уровня на 1 балл
  26. Задания повышенного уровня на 2 балла
  27. II часть ЕГЭ по физике
  28. Лайфхаки решения II части
  29. 1. Закон сохранения импульса + закон сохранения энергии
  30. 2. Закон сохранения энергии + второй закон Ньютона
  31. 3. Второй закон Ньютона + уравнение Менделеева-Клапейрона
  32. 4. Уравнение Менделеева-Клапейрона + сила Архимеда + второй закон Ньютона
  33. 5. Фотоэффект + сила Лоренца в магнитном поле + движение по окружности
  34. Закон сохранения энергии при движении по окружности
  35. Закон сохранения вращательного момента
  36. Кинетическая и потенциальные энергии, закон сохранения механической энергии
  37. Закон сохранения энергия для движнния по окружности
  38. Вращение материальной точки по окружности
  39. Закон сохранения энергии вращательного движения
  40. Тема 1. Механика. – Материалы для подготовки к вступительным экзаменам в СГГА
  41. Динамика
  42. Статика
  43. Ответы и решения

Равномерное движение тела по окружности – FIZI4KA

Закон сохранения энергии при движении по окружности

ОГЭ 2021 по физике ›

1.Движением тела по окружности называют движение, траекторией которого является окружность. По окружности движутся, например, конец стрелки часов, точки лопасти вращающейся турбины, вращающегося вала двигателя и др.

При движении по окружности направление скорости непрерывно изменяется. При этом модуль скорости тела может изменяться, а может оставаться неизменным. Движение, при котором изменяется только направление скорости, а её модуль сохраняется постоянным, называется равномерным движением тела по окружности. Под телом в данном случае имеют в виду материальную точку.

2. Движение тела по окружности характеризуется определёнными величинами. К ним относятся, прежде всего, период и частота обращения. Период обращения тела по окружности ​\( T \)​ — время, в течение которого тело совершает один полный оборот. Единица периода — ​\( [\,T\,] \)​ = 1 с.

Частота обращения ​\( (n) \)​ — число полных оборотов тела за одну секунду: ​\( n=N/t \)​. Единица частоты обращения — \( [\,n\,] \) = 1 с-1 = 1 Гц (герц). Один герц — это такая частота, при которой тело совершает один оборот за одну секунду.

Связь между частотой и периодом обращения выражается формулой: ​\( n=1/T \)​.

Пусть некоторое тело, движущееся по окружности, за время ​\( t \)​ переместилось из точки А в точку В. Радиус, соединяющий центр окружности с точкой А, называют радиусом-вектором. При перемещении тела из точки А в точку В радиус-вектор повернётся на угол ​\( \varphi \)​.

Быстроту обращения тела характеризуют угловая и линейная скорости.

Угловая скорость ​\( \omega \)​ — физическая величина, равная отношению угла поворота \( \varphi \) радиуса-вектора к промежутку времени, за которое этот поворот произошел: ​\( \omega=\varphi/t \)​.

Единица угловой скорости — радиан в секунду, т.е. ​\( [\,\omega\,] \)​ = 1 рад/с. За время, равное периоду обращения, угол поворота радиуса-вектора равен ​\( 2\pi \)​. Поэтому ​\( \omega=2\pi/T \)​.

Линейная скорость тела ​\( v \)​ — скорость, с которой тело движется вдоль траектории. Линейная скорость при равномерном движении по окружности постоянна по модулю, меняется по направлению и направлена по касательной к траектории.

Линейная скорость равна отношению пути, пройденному телом вдоль траектории, ко времени, за которое этот путь пройден: ​\( \vec{v}=l/t \)​. За один оборот точка проходит путь, равный длине окружности. Поэтому ​\( \vec{v}=2\pi\!R/T \)​. Связь между линейной и угловой скоростью выражается формулой: ​\( v=\omega R \)​.

Из этого равенства следует, что чем дальше от центра окружности расположена точка вращающегося тела, тем больше её линейная скорость.

4. Ускорение тела равно отношению изменения его скорости ко времени, за которое оно произошло.

При движении тела по окружности изменяется направление скорости, следовательно, разность скоростей не равна нулю, т.е. тело движется с ускорением.

Оно определяется по формуле: ​\( \vec{a}=\frac{\Delta\vec{v}}{t} \)​ и направлено так же, как вектор изменения скорости. Это ускорение называется центростремительным ускорением.

Центростремительное ускорение при равномерном движении тела по окружности — физическая величина, равная отношению квадрата линейной скорости к радиусу окружности: ​\( a=\frac{v2}{R} \)​. Так как ​\( v=\omega R \)​, то ​\( a=\omega2R \)​.

При движении тела по окружности его центростремительное ускорение постоянно по модулю и направлено к центру окружности.

  • ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
  • Ответы

1. При равномерном движении тела по окружности

1) изменяется только модуль его скорости 2) изменяется только направление его скорости 3) изменяются и модуль, и направление его скорости

4) не изменяется ни модуль, ни направление его скорости

2. Линейная скорость точки 1, находящейся на расстоянии ​\( R_1 \)​ от центра вращающегося колеса, равна ​\( v_1 \)​. Чему равна скорость ​\( v_2 \)​ точки 2, находящейся от центра на расстоянии ​\( R_2=4R_1 \)​?

1) ​\( v_2=v_1 \)​
2) ​\( v_2=2v_1 \)​
3) ​\( v_2=0,25v_1 \)​
4) ​\( v_2=4v_1 \)​

3. Период обращения точки по окружности можно вычислить по формуле:

1) ​\( T=2\pi\!Rv \)​
2) \( T=2\pi\!R/v \)​
3) \( T=2\pi v \)​
4) \( T=2\pi/v \)​

4. Угловая скорость вращения колеса автомобиля вычисляется по формуле:

1) ​\( \omega=a2R \)​
2) \( \omega=vR2 \)​
3) \( \omega=vR \)
4) \( \omega=v/R \)​

5. Угловая скорость вращения колеса велосипеда увеличилась в 2 раза. Как изменилась линейная скорость точек обода колеса?

1) увеличилась в 2 раза 2) уменьшилась в 2 раза 3) увеличилась в 4 раза

4) не изменилась

6. Линейная скорость точек лопасти винта вертолёта уменьшилась в 4 раза. Как изменилось их центростремительное ускорение?

1) не изменилось 2) уменьшилось в 16 раз 3) уменьшилось в 4 раза

4) уменьшилось в 2 раза

7. Радиус движения тела по окружности увеличили в 3 раза, не меняя его линейную скорость. Как изменилось центростремительное ускорение тела?

1) увеличилось в 9 раз 2) уменьшилось в 9 раз 3) уменьшилось в 3 раза

4) увеличилось в 3 раза

8. Чему равен период обращения коленчатого вала двигателя, если за 3 мин он совершил 600 000 оборотов?

1) 200 000 с 2) 3300 с

3) 3·10-4 с

4) 5·10-6 с

9. Чему равна частота вращения точки обода колеса, если период обращения составляет 0,05 с?

1) 0,05 Гц 2) 2 Гц 3) 20 Гц

4) 200 Гц

10. Линейная скорость точки обода велосипедного колеса радиусом 35 см равна 5 м/с. Чему равен период обращения колеса?

1) 14 с 2) 7 с 3) 0,07 с

4) 0,44 с

11. Установите соответствие между физическими величинами в левом столбце и формулами для их вычисления в правом столбце. В таблице под номером физической
величины левого столбца запишите соответствующий номер выбранной вами формулы из правого столбца.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА А) линейная скорость Б) угловая скорость

В) частота обращения

ФОРМУЛА
1) ​\( 1/T \)​
2) ​\( v2/R \)​
3) ​\( v/R \)​
4) ​\( \omega R \)​
5) ​\( 1/n \)​

12. Период обращения колеса увеличился. Как изменились угловая и линейная скорости точки обода колеса и её центростремительное ускорение.

Установите соответствие между физическими величинами в левом столбце и характером их изменения в правом столбце.

В таблице под номером физической величины левого столбца запишите соответствующий номер выбранного вами элемента правого столбца.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A) угловая скорость Б) линейная скорость

B) центростремительное ускорение

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ 1) увеличилась 2) уменьшилась

3) не изменилась

Часть 2

13. Какой путь пройдёт точка обода колеса за 10 с, если частота обращения колеса составляет 8 Гц, а радиус колеса 5 м?

Ответы

Источник: https://fizi4ka.ru/ogje-2021-po-fizike/ravnomernoe-dvizhenie-tela-po-okruzhnosti.html

/ Трудовые споры / Закон сохранения энергии при движении по окружности

Неравномерное движение по окружности

В этой статье рассмотрено движение по окружности, причем по условию центр колеса движется с ускорением, неравномерно, вследствие чего у точек колеса кроме нормального ускорения также имеется и “линейное”.

Так как оно направлено не по касательной к траектории движения, то оно не может быть названо тангенциальным, но оно содержит в себе тангенциальное ускорение: это одна из его проекций. Задача. Скорость центра колеса, катящегося без проскальзывания по горизонтальной поверхности, изменяется со временем по закону . Радиус колеса равен м.

Найти скорости и ускорения четырех точек: A, B, C и D колеса, лежащих на противоположных концах взаимно перпендикулярных диаметров, один из которых горизонтален, в момент времени с.

Неравномерное движение по кругу.

Если вам доводилось уже решать задачи на движение по окружности, то вы знаете, что прежде всего надо найти мгновенный центр вращения.

Движение по окружности (кинематика, динамика)

1 Найти линейную скорость Земли v при ее орбитальном движении. Средний радиус земной орбиты R=1,5·108 км.

Ответ и решение v ≈ 30 км/с. v = 2πR/(365·24·60·60).

2 Пропеллер самолета радиусом 1,5 м вращается при посадке с частотой 2000 мин-1, посадочная скорость самолета относительно Земли равна 162 км/ч.

Скорость самолета при посадке v = 45 м/с. Результирующая скорость точки на конце пропеллера равна сумме векторов линейной скорости при вращении пропеллера и скорости самолета при посадке: vрез =

≈ 317 м/с.

Трение и движение по окружности

В этой статье собраны задачи, затрагивающие одновременно как тему “сила трения”, так и тему “движение по окружности”, придется вспомнить, что такое центробежная сила и как рассчитывается нормальное ускорение.

Задача 1. На горизонтальной дороге автомобиль делает поворот радиусом 16 м. Какова наибольшая скорость, которую может развить автомобиль, чтобы его не занесло, если коэффициент трения скольжения колес о дорогу равен 0,4? Во сколько раз изменится эта скорость зимой, когда коэффициент трения станет меньше в 4 раза?

К задаче 1 Чтобы автомобиль не занесло, необходимо чтобы сила трения была не меньше, чем центробежная сила. Поэтому Приравняем: Откуда скорость: Если коэффициент трения уменьшится вчетверо, скорость придется уменьшить вдвое: м/с. Ответ: м/с, м/с. Задача 2.

Движение по окружности – задачи

Задача 1.

За промежуток времени с тело прошло половину окружности радиусом 100 см.

Тогда длина пути – это длина половины окружности, а перемещение – длина диаметра. Ответ: средняя путевая скорость – 0,314 м/с, средняя скорость по перемещению – 0,2 м/с Задача 2.

Однородный диск радиусом 0,5 м катится без проскальзывания со скоростью 2 м/с. Найти скорость точек диска . Найти геометрическое место всех точек диска, скорость которых 2 м/с.

Угол .

Скорость точек окружности Решение: Точка A – центр вращения.

9 класс

Равномерное прямолинейное движение Скорость Скоростью равномерного прямолинейного движения называют постоянную векторную величину (

), численно равную перемещению (

), которое совершает тело за единицу времени (t).

СИ: м/с Проекция скорости на координатную ось Проекция скорости (vx) на координатную ось равна изменению координаты (x-x0) в единицу времени (t).

СИ:

Движение тела по окружности

5ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ДВИЖЕНИЕ ТЕЛА ПО ОКРУЖНОСТИ.

1.ПЕРИОД (Т)-промежуток времени, за который тело совершает один полный оборот.

,где t-время, в течение которого совершено N оборотов.

2. ЧАСТОТА (

)- число оборотов N, совершаемых телом за единицу времени.

(герц) 3.

СВЯЗЬ ПЕРИОДА И ЧАСТОТЫ:

4. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ (

) направлено по хордам.

5.УГЛОВОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ (угол поворота

).

Закон сохранения энергии в механике

Из курса физики основной школы вы уже знаете, чтосумму кинетической и потенциальной энергий называют полной механической энергией.

Докажем, чтополная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих посредством сил упругости и тяготения, сохраняется, то есть ее изменение равно нулю: ∆(Ek + Ep) = 0. (1) Это утверждение называют законом сохранения энергии в механике. Его доказательство мы получим как обобщение примера, рассмотрение которого поможет вам и при решении задач.

Возьмем шар массой m, подвешенный к легкой пружине, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси O (рис. 31.1). Отклоним шар так, чтобы пружина была горизонтальна и не деформирована (рис. 31.2), и отпустим его без толчка. Шар начнет двигаться вниз по некоторой кривой, а пружина при этом будет растягиваться.

Обозначим l длину пружины в тот момент, когда шар находится в нижней точке траектории.

При этом удлинение пружины x = l – l0, где l0 – длина недеформированной пружины.

Законы сохранения энергии и импульса

1 Нить с подвешенным на ней грузом отклонили на угол α и отпустили.

На какой угол β отклонится нить с грузом, если при своем движении она будет задержана штифтом, поставленным на вертикали, посередине длины нити?

Ответ β = arccos(2cosα-1). 2 1.

Тело брошено вертикально вверх со скоростью v0 = 16 м/с. На какой высоте h кинетическая энергия тела равна его потенциальной энергии?

2. С какой начальной скоростью надо бросить мяч с высоты h, чтобы он подпрыгнул на высоту 2h? Удар упругий. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Ответ 1. 4

Асламазов Л.Г. Движение по окружности // Квант

F.A.Q.

(Вопрос-Ответ) | Обратная связь | Карта сайта

  1. Описание Характеристики . Если точка при движении по окружности за время Δt описывает дугу, угловая мера которой Δφ, то угловая скорость

    .

    Угловая скорость ω связана с линейной скоростью υ соотношением υ = ω·r, где r — радиус окружности, по которой движется точка (рис.

    1)

  2. 3.5/5 оценка (4 )

Источник: https://help-avto76.ru/zakon-sohranenija-ehnergii-pri-dvizhenii-po-okruzhnosti-34052/

Как подготовиться к ЕГЭ по физике? Структура экзамена

Закон сохранения энергии при движении по окружности

ЕГЭ по физике пугает многих выпускников. На деле он не такой сложный, главное — разобраться со структурой. В этой статье поговорим о том, как подготовиться к ЕГЭ по физике, из каких разделов состоит экзамен и какие темы нужно изучить, чтобы сдать его.

материала: Коротко о структуре ЕГЭ по физике Разделы экзамена Задания КИМ ЕГЭ Какие темы на ЕГЭ по физике самые важные? План успешной подготовки к экзамену Подготовка к I части

Лайфхаки для II части

Коротко о структуре ЕГЭ по физике

Экзамен состоит из 2 частей: I часть с кратким ответом и II часть с развернутым ответом. Всего в ЕГЭ 32 задания, которые разделены на 4 раздела. Чтобы хорошо подготовиться к экзамену, важно ориентироваться в том, как он устроен: какие темы входят в  каждый раздел, каких заданий больше, а каких меньше.

Давайте взглянем на таблицу и сделаем выводы:

Максимальное количество первичных баллов – 53

I часть

  • Приносит 34 балла, то есть  ⅔  баллов всего экзамена.
  • 24 задания с кратким ответом

II часть

  • Приносит 19 баллов, что составляет ⅓ баллов экзамена
  • 2 задания с кратким ответом
  • 6 заданий с развернутым ответом

Заданий с кратким ответом в сумме 26. В ответе нужно указать лишь число. Заданий с развернутым ответом всего 6. Решения нужно подробно расписать, соответствуя критериям ЕГЭ.

Разделы ЕГЭ по физике

  • Механика — самый большой раздел на ЕГЭ. Он составляет около 30% всего экзамена.
  • Электродинамика — второй раздел по количеству баллов. Она составляет чуть меньше 30% всего экзамена
  • Молекулярная физика занимает третье место. Около 20% баллов на ЕГЭ можно получить именно за нее.
  • Квантовая физика замыкает наш список. В сумме все задания по квантовой физике могут принести чуть менее 20% баллов.

Хотите круто подготовится к ЕГЭ по физике? Вам поможет учебный центр MAXIMUM! Все наши преподаватели сами сдавали этот экзамен на хороший балл. Мы ежегодно изучаем изменения ФИПИ и корректируем курсы, исходя из этого.

 Читайте подробнее про наши курсы и выбирайте подходящий!

Какие задания входят в ЕГЭ по физике?

Здесь вам на помощь приходят документы с официального сайта ФИПИ: кодификатор, демоверсия и спецификация. 

Кодификатор — это краткий перечень всех тем, законов и формул, которые включены в экзамен. В формулах важно ориентироваться и понимать, какие формулы, в каком разделе и когда используются.

Все формулы из кодификатора нужно знать наизусть.

Демоверсия — типовой вариант ЕГЭ. Он показывает уровень экзамена и ориентировочную сложность заданий.

Спецификация — это документ, описывающий структуру экзамена и разбалловку.

Какие темы на ЕГЭ по физике самые важные?

В физике есть темы, которые встречаются на каждом шагу. Это тот необходимый минимум знаний, который будет применяться в каждом разделе. Для всех моих учеников, отлично освоивших эти темы, изучение физики стало гораздо легче и приятнее. 

1. Силы

В самом начале подготовки к ЕГЭ по физике важно научиться правильно расставлять силы, записывать второй закон Ньютона в векторном виде, а потом проецировать силы на оси и записывать второй закон Ньютона в скалярном виде. 

2. Второй закон Ньютона

Без этого закона мы на ЕГЭ по физике будем как без рук. Он будет применяться почти в каждой второй задаче.

3. Энергия и закон сохранения энергии (ЗСЭ)

Перераспределение энергии и закон сохранения энергии встречаются в каждом разделе. Сначала мы знакомимся с ними в механике, а потом встречаем почти в каждой теме.

Приведу примеры:

  1. I начало термодинамики в молекулярной физике — это вид ЗСЭ
  2. ЗСЭ встречается в электродинамике в задачах на электрические цепи
  3. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта в квантовой физике — это тип ЗСЭ

4. Работа

Работа — это форма энергии. Она вам понадобится:

  1. В механике (механическая работа)
  2. В молекулярной физике (работа газа и работа над газом)
  3. В электродинамике (работа электрического поля)

Поэтому советую вам основательно разобраться с этим понятием. 

5. Движение по окружности

На эту тему стоит обратить особое внимание. Она появляется в задачах:

  1. На магнетизм и силу Лоренца
  2. На гравитацию
  3. На астрофизику

Есть частый тип задания с развернутым ответом на фотоэффект. В такой задаче электрон попадает в магнитное поле и начинает двигаться по окружности.

План успешной подготовки к ЕГЭ по физике

При подготовке к экзамену не пренебрегайте ничем. Решайте и первую часть, и вторую. 

Двигайтесь по материалу в соответствие с кодификатором:

  • Механика
  • Молекулярная физика
  • Электродинамика
  • Квантовая физика

Одновременно с изучением теории. Как только вы выучили одну тему, сразу же начинайте тренироваться на задачах. Именно так вы запоминаете формулы и законы.

ЕГЭ — это сугубо практический экзамен, поэтому важно практиковаться, практиковаться и еще раз практиковаться. Всю теорию нужно уметь применять на практике.

I часть ЕГЭ по физике

Многие школьники готовятся только ко второй части экзамена. Думают, если вторую часть они могут решать, то и первая просто решится… Такие ученики ошибаются в простых заданиях, а для поступления в вуз мечты важен каждый балл! Ни в коем случае не стоит недооценивать первую часть.

Не стоит считать, что первая часть слишком простая и к ней можно не готовиться. Если пренебрежительно относиться к первой части, экзамен можно завалить, даже если вы решите всю вторую часть. Помните, что первая тестовая часть  — это ⅔ всего экзамена.

В этой статье я уже рассказывала, что можно набрать 80+ баллов, если сделать полностью первую часть, а вторую решить лишь на 40%.

Первую часть нужно атаковать постепенно. Начать с изучения механики, потом приниматься за молекулярную физику, за электродинамику, и в последнюю очередь за квантовую физику.

В первой части есть задания базового уровня на 1 балл и повышенного уровня на 2 балла.

Задания базового уровня на 1 балл

Обычно такие задания решаются применением 1-2 физических законов и формул. Именно с заданий базового уровня я советую начинать. Как только вы прошли одну тему по физике, сразу же приступайте к решению задач формата ЕГЭ по этой теме!

Задания повышенного уровня на 2 балла

Первая часть ЕГЭ по физике включает в себя задания трех типов:

  • Выбор 2 из 5 утверждений
  • Анализ изменения величин
  • Установление соответствия

Подробные разборы каждого типа заданий читайте в моей предыдущей статье.

Стоит отметить, что в ЕГЭ можно все аргументировать, объяснить или опровергнуть. Как на дебатах. Только способ объяснения — это формулы и математические вычисления.

II часть ЕГЭ по физике

Распространенный миф: «II часть ЕГЭ по физике очень сложная, и у меня не получится к ней подготовиться». Часто мои новые ученики думают именно так, и я всегда развеиваю этот миф. 

В задачах с развернутым ответом есть приемы и алгоритмы, которые часто встречаются. Побольше практикуйтесь и запоминайте эти приемы.Задачи второй части можно и нужно решать.

Когда начать решать задачи с развернутым ответом из II части? После освоения теории. Чем раньше — тем лучше. Сначала отработайте знания на более легких заданиях. Как только научитесь применять формулы в задачах на 1 балл, сразу же переходите ко второй части.

Обычно при решении задач с развернутым ответом нужно применить от 2 до 4 формул и законов. Каждый из этих законов по отдельности использовать просто, но применить их в комбинации — это уже довольно сложная задача для учеников. 

Лайфхаки решения II части

Во второй части ЕГЭ по физике есть стандартных приемов к решению задач, которые нужно знать каждому. Если вы их поймете и запомните, то будете решать часть КИМа стабильно хорошо.

1. Закон сохранения импульса + закон сохранения энергии

В механике эти два закона часто применяются вместе. Эти законы помогают решить задачи на соударения, на слипание и на взрывы тел. Пример:

2. Закон сохранения энергии + второй закон Ньютона

Эта связка особенно часто встречается. Например, она помогает решать задачи на аттракционы трюк «мертвую петлю». Еще понадобятся знания движения по окружности. Пример:

3. Второй закон Ньютона + уравнение Менделеева-Клапейрона

Эти законы связывают механику и молекулярную физику. Они помогают решать задачи на цилиндры с поршнями. Пример:

4. Уравнение Менделеева-Клапейрона + сила Архимеда + второй закон Ньютона

С помощью этой связки решаются задачки на воздушные шарики. Пример:

5. Фотоэффект + сила Лоренца в магнитном поле + движение по окружности

Обычно задания на электродинамику и квантовую физику пугают школьников, поэтому рекомендую прочитать статью, где мы подробно разбираем этот тип задач.

Решение заданий ЕГЭ по квантовой физике

Теперь вы знаете, как подготовиться к ЕГЭ по физике, опираясь на структуру экзамена! Если хотите разобраться в остальных темах по физике и не только, обратите внимание на наши онлайн-курсы. Уже более 150 тысяч выпускников подготовились с нами к ЕГЭ. Кстати, у меня на курсах MAXIMUM тоже можно поучиться!

Источник: https://blog.maximumtest.ru/post/kak-podgotovitsya-k-ege-po-fizike-struktura-ekzamena.html

Закон сохранения энергии при движении по окружности

Закон сохранения энергии при движении по окружности

Совершенно ясно, что ошибка будет тем меньше, чем меньше мы будем брать угол треугольничка. Чем меньше стороны многоугольника, тем он теснее прижимается к окружности радиуса v.

Поэтому точным значением суммы абсолютных величин изменений скорости за время оборота точки будет длина окружности 2?v.

При данной скорости ускорение обратно пропорционально радиусу.Это же рассуждение показывает нам, как направлено в каждое данное мгновение ускорение кругового движения. Чем меньше угол при вершине

Закон сохранения вращательного момента

справедлив для любой пары взаимодействующих тел, какую бы природу ни имело это взаимодействие.Да и не только для пары.

Если изучается замкнутая система тел, то силы, действующие между телами, всегда можно разбить на равное количество сил действия и противодействия, моменты которых будут попарно уничтожаться.Закон сохранения суммарного вращательного момента универсален, верен для любой замкнутой системы тел.

Если тело вращается вокруг оси, то его вращательный момент равенN = mvr,где m – масса, v – скорость и r – расстояние от оси. Выражая скорость через число оборотов в секунду п, имеем:v = 2пnr и N = 2?mnr2,т.е. вращательный момент пропорционален квадрату расстояния от оси.

Сядьте на табуретку с вращающимся сидением.

Возьмите в руки тяжелые гири, широко расставьте руки и попросите кого-нибудь привести вас в медленное вращение.

Теперь быстрым движением прижмите руки к груди – вы неожиданно начнете вращаться быстрее.

Кинетическая и потенциальные энергии, закон сохранения механической энергии

Очень важно понимать, чем путь отличается от перемещения.

Самое главной отличие в том, что перемещение — это вектор с началом в точке отправления и с концом в точке назначения (при этом абсолютно неважно, каким маршрутом это перемещение совершалось). А путь — это, наборот, скалярная величина, отражающая длину пройденной траектории.

Равномерным прямолинейным движением называют движение, при котором материальная точка за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения Скоростью равномерного прямолинейного движения называют отношение перемещения ко времени, за которое это перемещение произошло:

Для неравномерного движения пользуются понятием средней скорости.

Часто вводят среднюю скорость как скалярную величину. Это скорость такого равномерного движения, при котором тело проходит тот же путь за то же время, что и при неравномерном движении:

Мгновенной скоростью называют скорость тела в данной точке траектории или в данный момент времени.

Закон сохранения энергия для движнния по окружности

Соответственно, уменьшается кинетическая энергия.

В верхней точке автомобиль останавливается (по условию задачи предполагается, что он не может подниматься на бесконечно большую высоту).

Р = 0) возникает тогда, когда на тело и опору никакие другие силы, кроме сил тяжести, не действуют.

Так на космонавта и космический корабль в космосе (при выключенном двигателе) действуют только силы их тяжести, при этом космонавт находится в состоянии невесомости.

Первой космической скоростью (v1) называют ту наименьшую скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы оно стало двигаться по окружности вокруг Земли: v1» 8 км/с. Импульсом тела называется величина, равная произведению массы тела на его скорость: (18) Замкнутой называют систему, на которую извне никакие тела не действуют или их действия компенсируются.

Закон сохранения импульса. При этом модуль перемещения , совершенного за какой-либо промежуток времени t, прямо пропорционален этому промежутку:

Вращение материальной точки по окружности

В этом случае часть кинетической энергии шаров переходит в тепловую энергию

:

. Если величина

неизвестна, то решить задачу о столкновении в общем случае невоз-можно.

В этом случае закон сохранения импульса принимает вид:

.

Отсюда

.

Из закона сохранения полной энергии с учетом количества тепла находим

.

Закон сохранения энергии вращательного движения

Выясним, какой из этих цилиндров скатится быстрее, т.е.

Решая задачи подобного типа, надо понимать, что, если бы цилиндры просто скользили вниз по наклонной плоскости без вращения, то их потенциальная энергия превращалась бы в кинетическую энергию поступательного движения: В нашем случае, потенциальная энергия цилиндров превращается в кинетическую энергию, как поступательного, так и вращательного движения: Поскольку угловая скорость вычисляется по формуле ω=v/r, получим следующее равенство, и выведем формулу для вычисления скорости движения цилиндров: Для обоих цилиндров все параметры в формуле одинаковы, за исключением момента инерции I (подробнее смотри «Момент инерции протяженного объекта»):

  1. для цельного цилиндра: I= 1 /2mr 2
  2. для полого цилиндра: I=mr 2 ;

Подставляем соответствующие значения для момента инерции в формулу вычисления скорости цилиндров, и проводим несложные алгебраические преобразования:

Понятие угловой скорости особенно удобно для описания вращения твердого тела вокруг оси.

Хотя линейные скорости у точек, находящихся на разном расстоянии от оси, будут неодинаковыми, их угловые скорости будут равны, и можно говорить об угловой скорости вращения тела в целом. Рис. 1. Задача 1. Диск радиуса r катится без проскальзывания по горизонтальной плоскости.

Скорость центра диска постоянная и равна υп. С какой угловой скоростью при этом вращается диск?

Каждая точка диска участвует в двух движениях — в поступательном движении со скоростью υп вместе с центром диска и во вращательном движении вокруг центра с некоторой угловой скоростью ω. Для нахождения ω воспользуемся отсутствием проскальзывания, то есть тем, что в каждый момент времени скорость точки диска, соприкасающейся с плоскостью, равна нулю. Это означает, что для точки А (рис.

Источник: https://agnat-avto.ru/zakon-sohranenija-ehnergii-pri-dvizhenii-po-okruzhnosti-16815/

Тема 1. Механика. – Материалы для подготовки к вступительным экзаменам в СГГА

Закон сохранения энергии при движении по окружности
При равномерном движении:.
б) Равнопеременным движением называется движение с постоянным по модулю ускорением. При равнопеременном движении:,
где ,  – начальная скорость.  Знак «+» – при равноускоренном движении.

Знак «-» – при равнозамедленном движении.

Свободное падение.
Свободное падение – это равнопеременное движение с ускорением а=g=9,8 м/c2 , g – ускорение свободного падения. Вектор ускорения  всегда направлен вертикально вниз. Для свободного падения справедливы формулы:

;  ;; , где      x – горизонтальная координата;
y – вертикальная координата (ось y направлена вверх);
v – скорость;
v0 – начальная скорость;

Равномерное движение по окружности.
При равномерном движении материальной точки по окружности радиус-вектор  точки поворачивается за любые равные промежутки времени  на равные углы .

Отношение , называемое угловой скоростью, остается постоянным. []= радиан (рад), [w]=рад/с.
Время, за которое совершается один оборот, называется периодом Т. [T] = секунда (с). За период радиус-вектор повернется на угол =2П.

Следовательно, – число оборотов в единицу времени – частота вращения, [v] = Герц (Гц).

            v – линейная скорость движения по окружности
   , значит:.
w остается постоянной, значит, v остается постоянной. Вектор скорости – изменяется при равномерном вращении только по направлению. Ускорение, характеризующее изменение скорости по направлению, называют нормальным (центростремительным) ускорением . Вектор  направлен к центру кривизны окружности. Модуль вектора нормального ускорения определяется по формуле:
.

Динамика

Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея.

Системы отсчета, относительно которых свободное тело (т. е. тело, на которое не действуют другие тела) движется прямолинейно и равномерно или покоится, называют инерциальными.
В соответствии с принципом относительности Галилея все механические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета.

Законы Ньютона. В инерциальных системах отсчета выполняются законы Ньютона.

Первый закон Ньютона. Всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока воздействие со стороны других тел не заставит его изменить это состояние.

Масса тела. Сила, принцип суперпозиции сил.
Сила  – векторная величина, характеризующая воздействие на данное тело других тел.

Сила задана, если известно значение модуля силы, направление вектора  и точка приложения. []=Ньютон (Н). m – масса тела, скалярная величина, являющаяся мерой инертности тела. [m]=килограмм (кг).

Второй закон Ньютона.

Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение: .

Если на тело действует несколько сил, то  – результирующая сила (векторная сумма всех сил, действующих на тело).

Пример. Силы, действующие на тело, движущееся по поверхности.

В этом случае: .
2-ой закон Ньютона: 

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми взаимодействуют два тела, равны по модулю и противоположны по направлению.

                   

Закон всемирного тяготения. Сила тяжести.
Сила тяготения между двумя материальными точками  определяется законом всемирного тяготения:

 – гравитационная постоянная, r – расстояние между точками. Сила взаимодействия Земли с материальной точкой (сила тяжести):
, Мз – масса Земли, Rз – радиус Земли.

Сила упругости.
Сила упругости возникает в теле при упругой деформации, направлена в сторону, противоположную абсолютной деформации тела х, и приложена к телам, вызывающим деформацию:

, k – коэффициент упругости, х – абсолютная деформация тела.
Сила упругости, действующая на тело со стороны опоры, называется силой реакции опоры N. Направлен вектор    перпендикулярно соприкасающимся поверхностям.Сила упругости со стороны подвеса – сила натяжения подвеса, направлена сила  вдоль подвеса.

Сила трения. Сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления, прижимающей трущиеся поверхности друг к другу. Модуль силы трения скольжения:

.

Статика

Момент силы, условия равновесия твердого тела.Моментом силы называется векторная величина, численно равная произведению силы на плечо. Плечо – кратчайшее расстояние от оси вращения (точки вращения) до направления действия силы.

Угол между плечом силы и вектором силы равен 90о. Вектор  направлен вдоль оси вращения и ориентирован по правилу правого винта относительно вектора силы (Если вращать винт в направлении силы F, то поступательное движение буравчика укажет направление вектора ).

Импульс тела и системы тел, закон сохранения импульса. Импульс материальной точки:, где    m – масса;
 – скорость.

Импульс системы N материальных точек равен векторной сумме импульсов всех материальных точек системы:
, где    – импульс i-й материальной точки.

Работа и мощность.

Механическая работа постоянной силы
, А – механическая работа силы, F – модуль силы, S – модуль перемещения, a – угол, составленный направлением действия силы и перемещением тела. [А]=Джоуль (Дж).

 – мощность, [N]=Дж/с=Ватт (Вт).

Кинетическая и потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии.

Потенциальная энергия тела, поднятого на высоту h относительно Земли: 

. Потенциальная энергия упруго деформированного тела: ,  k – коэффициент упругости (жесткость), х – абсолютная деформация.
Кинетическая энергия тела, движущегося со скоростью v: .

=Джоуль (Дж).

 – полная механическая энергия.Закон сохранения механической энергии: В замкнутой системе, в которой действуют только консервативные силы, полная механическая энергия остается постоянной.
Если на систему действуют внешние силы, то работа внешних сил А равна изменению энергии дельта Е системы:.

Соударение двух тел. Рассмотрим два примера на применение законов сохранения импульса и энергии при соударении двух тел. Существует два предельных вида удара: абсолютно упругий и абсолютно неупругий.

1. Абсолютно упругим ударом называется такой удар, при котором тела разлетаются, не меняя своего строения и формы. Запишем закон сохранения импульса для абсолютно упругого удара:

, – скорости тел до удара, – скорости тел после удара. Запишем закон сохранения энергии для абсолютно упругого удара:
. В этом случае кинетическая энергия системы до удара равна кинетической энергии системы после удара. Решая совместно два уравнения, получим скорости после удара.

2. Абсолютно неупругим ударом называется такой удар, после которого тела меняют свою форму и движутся как единое целое с одинаковой скоростью или покоятся. Запишем закон сохранения импульса для абсолютно неупругого удара:

, – скорости тел до удара, – общая скорость после удара. Запишем закон сохранения энергии в общем форме для абсолютно неупругого удара:
, где  – энергия деформации.
В этом случае сохраняется полная энергия системы, включая энергию деформации.

  1. Шарик бросают вертикально вверх. Каково его ускорение а в верхней  точке, где его скорость равна 0?
  2. Два одинаковых груза массой m каждый прикреплены к концам невесомой веревки, перекинутой через неподвижный блок и покоятся. На один из грузов кладут перегрузок массой m/3. С каким ускорением будут двигаться грузы?
  3. С какой начальной скоростью vо надо бросить вниз мяч с высоты 2 м, чтобы он подпрыгнул на высоту 4 м? Считать удар о землю абсолютно упругим. Сопротивлением воздуха пренебречь.
  4. Пуля массой m, летящая со скоростью vо , пробивает деревянный брусок массой 10 m, висящий на невесомой нити длиной l и вылетает со скоростью в три раза меньше начальной. Какова скорость бруска после вылета пули?
  5. Тело движется равномерно по окружности в направлении против часовой стрелки. Какая стрелка (см. рис.) указывает направление вектора ускорения при таком движении? 
  6. Белка бегает по кругу радиусом 10 м со скоростью 5 м/с. Каковы ее ускорение а и угловая скорость w?
  7. Сможет ли автомобиль, движущийся  со скоростью V=20 м/с, совершить поворот по дуге радиуса R1=20 м, если коэффициент трения m=0,1?
  8. Доска АВ используется в качестве рычага с остью вращения О для подъема груза. Какой отрезок является плечом силы F?
  9. Определить первую космическую скорость для планеты, чья плотность в два раза меньше, чем плотность Земли, а радиус в восемь раз больше. Первая космическая скорость для Земли v0 .

Ответы и решения

  • Ускорение свободного падения всегда направлено вниз. В верхней точке подъема, как и в любой точке траектории, действует на шарик сила тяжести, сообщающая ему ускорение а=g.
  • Согласно 2-му закону Ньютона , F – сила, под действием которой масса m1 движется с ускорением а. В задаче сила , а масса, которая движется с этим ускорением . Закон Ньютона запишем:
    .

4.

В момент бросания энергия мяча вычисляется по формуле:  . На высоте h2 = 4 м энергия мяча:. По закону сохранения энергии в механике:

.

  • Для решения задачи применим закон сохранения импульса: – импульс пули до взаимодействия с бруском.

 – импульс после взаимодействия, здесь v – скорость бруска. По закону сохранения импульса:. Проекция на направление движения:
.

  • Центростремительное ускорение направлено всегда к центру окружности по радиусу.
  • .
  • Роль центробежной силы выполняет сила трения. Если сила трения меньше центробежной силы, то автомобиль не сможет повернуть.

. Сравним эти силы и определим, какое значение m должно быть для того, чтобы автомобиль совершил поворот:
По условию m=0,1, значит поворот не может быть осуществлен.

  • Плечо – перпендикуляр, опущенный из точки О на направление действия силы, (по определению), значит ОС – плечо.
  •  На Земле – на планете –
    .

Ответ:.

Источник: https://www.sites.google.com/a/ssga.ru/ssga4school/fizika/tema-1

О ваших правах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: