Учимося розв'язувати задачі 4 Задача. Півтори години хлопчик їхав на велосипеді зі швидкістю 20 км/год. Потім велосипед зламався, й останній кілометр шляху хлопчик подолав пішки. Якою була середня швидкість руху хлопчика на всьому шляху, якщо пішки він ішов півгодини? Аналіз фізичної проблеми. Виконаємо пояснювальний рисунок. Для визначення середньої швидкості руху слід знайти шлях, який подолав хлопчик, і час його руху. Час руху надано в годинах, шлях у кіло- метрах, тому середню швидкість руху знайдемо в кілометрах за годину.

Полная энергия тела есть сумма потенциальной и кинетической энергий: Wпол = Wпот + Wкин. В момент падения Wпот = 0 (т.е. высота в момент падения = 0), значит осталось найти Wкин = , где масса известна. Найдем скорость тела в момент падения. Связь между изменением координаты и скоростью при равноускоренном движении (ускорение постоянно и равно ускорению свободного падения) выражается формулой Δy=, где  - скорость тела в момент падения,  - скорость с которой тело бросили. Поскольку мы не знаем, в каком направлении бросили тело (под каким углом к горизонту ), то в общем виде вышеуказанное выражение можно переписать как , где Δy заменили на высоту h. Тогда окончательная формула для решения задачи будет: Wпол = Wкин = . Если тело бросили вертикально вверх или вертикально вниз, то Wпол = Wкин = =1231 Дж, если строго по горизонтали, то Wпол = Wкин = =981 Дж. В остальных случаях ответа на вопрос задачи требуется знать угол к горизонту, под которым тело бросили, и ответ будет в диапазоне от 981 до 1231 Дж.

Объяснение:

При послідовному з'єднанні провідників (мал. 1.) сила струму у всіх провідниках однакова:

 

I1 = I2 = I.

Послідовне з'єднання провідників

За законом Ома, напруги U1 і U2 на провідниках рівні

 

U1 = IR1,   U2 = IR2.

 

 

Загальна напруга U на обох провідниках дорівнює сумі напруги U1 і U2:

 

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR,

де R – електричний опір всього кола. Звідси слідує:

 

R = R1 + R2.

 

 

При послідовному з'єднанні повний опір кола дорівнює сумі опорів окремих провідників.

Цей результат справедливий для будь-якого числа послідовно з'єднаних провідників.

 

 

Паралельне з'єднання

 

При паралельному з'єднанні (мал. 2) напруга U1 і U2 на обох провідниках однакові:

 

U1 = U2 = U.

 

 

Сума струмів I1 + I2  , що протікають по обох провідниках, дорівнює струму в нерозгалуженому колі:

 

I = I1 + I2.

 

 

Цей результат виходить з того, що в точках розгалуження струмів (вузли A і B) у колі постійного струму не можуть накопичуватися заряди. Наприклад, до вузла A за час t приходить заряд I*t    а виходить з вузла за той же час заряд I1*t + I2*t. Отже

I = I1 + I2.

Паралельне з'єднання провідників

Записуючи на підставі закона Ома

 

де R – електричний опір всього кола, отримаємо

 

 

 

При паралельному з'єднанні провідників величина, обернена загальному опору кола, дорівнює сумі величин, обернених опорам паралельно включених провідників.

Цей результат справедливий для будь-якого числа паралельно  з'єднаних  провідників.

 

 

 

Формули для послідовного і паралельного з'єднання провідників дозволяють у багатьох випадках розраховувати опір складного кола, що складається з багатьох резисторів. На мал. 3 наведений приклад такого складного кола і вказана послідовність обчислень.

Розрахунок опору складного кола. Опори всіх провідників вказані в омах (Ом)

Слід зазначити, що далеко не будь-яке складне коло, що складаються з провідників з різними опорами, може бути розраховано за до формул для послідовного і паралельного з'єднання. На мал. 4 наведений приклад електричного кола, яке не можна розрахувати вказаним вище методом.

Приклад електричного кола, що не зводиться до комбінації послідовно і паралельно сполучених провідників