Нужно подробное решение всех задач. Физика 9-11 класс
Механические колебания и волны
№1. Груз массой 0,2 кг колеблется на пружине жесткостью 500 Н/м. Чему равна полная энергия груза, если амплитуда колебаний 10 см?
№2.Груз, подвешенный на пружине, жесткость которой 1 кН/м, совершает косинусоидальные колебания с амплитудой 2 см. Найти потенциальную энергию груза при фазе π/3.
№3.Груз массой 0,2 кг, подвешенный на пружине, совершает 30 колебаний за 1 минуту с амплитудой 0,1 м. Определить кинетическую энергию груза через 1/6 периода после момента прохождения грузом положения равновесия.
№4.Тело массы 5 кг совершает гармонические колебания с амплитудой 10 см. Максимальная кинетическая энергия колеблющегося тела равна 2,5 Дж. Найти период колебаний.
№5.Математический маятник длиной 2,45 м совершает 100 колебаний за 314 с. Определите ускорение свободного падения для данной местности.
№6.Во сколько раз изменится частота колебаний математического маятника при увеличении длины нити в 3 раза?
№7.Амплитуда колебаний математического маятника 10 см. Наибольшая скорость 0,5 м/с. Определите длину маятника.
№8.При опытном определении ускорения свободного падения учащийся за 5 мин насчитал 150 полных колебаний маятника. Определить значение ускорения, если длина маятника 1 м.
№9.Один математический маятник имеет период 3 с, а другой – 4 с. Каков период колебаний маятника, длина которого равна сумме длин указанных маятников?
№10.К потолку подвешены два маятника. За одинаковое время первый маятник совершил 5 колебаний, а второй – 3 колебания. Какова длина второго маятника, если разность их длин 48 см?
№11.Шарик массой 5 г колеблется по закону x=0,04sin(2π(tT+0,5)), где x измеряется в метрах. Период колебаний 4 с. Чему равно максимальное значение силы, действующей на шарик?
№12.Найти массу груза, который на пружине жесткостью 25 Н/см делает 20 колебаний за 16 с.
№13.Пружина под действием груза массой 10 кг совершает 50 колебаний в минуту. Определите коэффициент жесткости пружины.
№14.Смещение груза, подвешенного на пружине, в зависимости от времени задается законом x(t)=0,08cos(10t+π4) (м). При этом максимальная кинетическая энергия составляет 0,8 Дж. Найдите жесткость пружины.
№15.Частота колебаний шарика, прикрепленного к вертикальной пружине, равна 2,8 Гц. Каково удлинение этой пружины, если подвешенный к ней шарик находится в покое?
№16.Пружинный маятник вывели из положения равновесия и отпустили. Через какое время кинетическая энергия колеблющегося тела будет в первый раз равна потенциальной энергии пружины, если период колебаний 200 мс.
№17.Эхо от оружейного выстрела дошло до стрелка через 6 с после выстрела. На каком расстоянии находится преграда, от которой произошло отражение звука? Скорость звука 330 м/с.
№18.Скорость рас волн, качающих лодку, 1,5 м/с. Расстояние между ближайшими точками волны, которые отличаются по фазе на 90°, равно 1,5 м. Найти период колебаний.
№19.Плоская волна, возбуждаемая источником, колеблющимся по закону x=0,2sin(62,8t) (м), рас со скоростью 15 м/с. Определите длину волны.
№20.Длина волны 60 см. На каком расстоянии друг от друга находятся точки волны с разностью фаз 60°?
№21.Вдоль резинового шнура рас волны со скоростью 3 м/с при частоте 2 Гц. Определите разность фаз двух колеблющихся точек на шнуре, расстояние между которыми равно 75 см.
№22.Скорость звука в воздухе 330 м/с. Какова частота звуковых колебаний, если длина звуковой волны равна 33 см?
№23.Рыболов заметил, что за 10 с поплавок совершил на волнах 20 колебаний, а расстояние между соседними горбами волн равно 1,2 м. Какова скорость рас волн?
№24.У звуковой волны частоты 2 кГц при переходе из стали в воздух длина волны уменьшается на 2,33 м. Скорость этой волны в воздухе 340 м/с. Найти скорость волны в стали.
№25.Звуковая волна с частотой колебаний 500 Гц рас в стальном стержне со скоростью 2 км/с. Чему равно расстояние между ближайшими точками волны, отличающимися по фазе π/2?
№26.Стальную деталь проверяют ультразвуковым дефектоскопом с частотой 1 МГц. Отраженный от дефекта сигнал возвратился на поверхность детали через 8 мкс после посылки. Длина ультразвуковой волны в стали равна 5 мм. На какой глубине находится дефект?
№26.Какова длина волны ультразвукового сигнала, посланного корабельным гидролокатором, излучающим колебания с частотой ν, если, отразившись от айсберга, находящегося на расстоянии L от корабля, сигнал был принят на корабле через интервал времени t?
-сила тяжести mg, центробежная сила m(V^2)/R - обе приложены в центре тяжести
-нормальная реакция, сила трения-обе приложены в точке контакта со льдом(эти силы не потребуются)
Конькобежец находится в равновесии, когда равнодействующая силы тяжести и центробежной силы, проходит через точку контакта. Угол наклона этой равнодействующей и будет искомый.
Теперь используем условие равновесия: сумма моментов всех сил должна быть равна нулю. Моменты находим относительно точки касания:
mg*h*cosA+ [m(V^2)/R]*h*sinA=0
ctgA=(V^2)/Rg=10^2/30*10=1/3 А=72град.
h-расстояние от центра тяжести до точки контакта.
Плюс еще нужно кипящую ртуть превратить в пар.
Q2 = L*m - количество теплоты для парообразования
Q общ = Q1+Q2
Температура кипения ртути составляет 356,7°C
теплоемкость ртути c = 0,13 кДж / (кг · К)
удельная теплота парообразования ртути L = 285 кДж/кг
Следует отметить, что все табличные величины приведены в килограммах, поэтому 200 г ртути приводим тоже к килограммам = 0,2 кг
Q1= 0.13*0.2(356.7-57) = 7.7922 кДж
Q2= 285 * 0.2 = 57 кДж
Qобщ = 57+7,7922 = 64.79 кДж