Zadania z pracy, energii i pędu
- Ciało porusza się ruchem prostoliniowym po gładkiej poziomej powierzchni. Prędkość tego ciała zmienia się w czasie ruchu tak, jak pokazano na Rys. 1. Określ czy praca wykonana przez siłę wypadkową w kolejnych przedziałach czasu \( t_1 \), \( t_2 \), \( t_3 \) i \( t_4 \) jest dodatnia, ujemna czy równa zeru?
Rysunek 1: Zmiana prędkości w ruchu
- W wyniku działania siły tarcia ciało o masie \( m=5 \) kg zmniejsza swoją prędkość od wartości \( v_{1}= 10 \) m/s do wartości \( v_{2}=6 \) m/s. Jaką pracę wykonała siła tarcia?
- Siła, której zależność od położenia jest pokazana na Rys. 2, przesuwa ciało o masie \( m=1 \) kg wzdłuż linii prostej po poziomej powierzchni. Jaką pracę wykonuje ta siła przesuwając ciało od położenia \( x_0=0 \) do położenia \( x=10 \) m ? Jaką prędkość uzyskuje to ciało na drodze \( 10 \) m, przy zaniedbaniu tarcia i wszelkich oporów? Prędkość początkowa ciała \( v_{0}=0 \).
Rysunek 2: Zależność siły od położenia
- Pod działaniem siły pęd ciała wzrósł dwukrotnie. Ile razy wzrosła energia kinetyczna tego ciała?
- Sformułuj zasadę zachowania energii mechanicznej.
- Ciało o masie \( m=1 \) kg rzucono pionowo w górę z prędkością \( v_{0}= 20 \) m/s. Ile wynosiła energia potencjalna, a ile energia kinetyczna tego ciała na wysokości \( 15 \) m? Opory powietrza pomijamy. Należy przyjąć \( g=10 \) m/s \( ^{2} \).
- Ciało, któremu nadano prędkość \( v_{0} \) pionowo w górę, wzniosło się z powierzchni planety na wysokość równą jej promieniowi. Jaką prędkość należy nadać ciału na powierzchni tej planety, aby oddaliło się od niej nieskończenie daleko?
- Na układ działa stała siła zewnętrzna. Odpowiedz, czy układ zachowuje swój całkowity pęd? Odpowiedź uzasadnij.
- Pocisk o masie \( m = 2 \) kg wystrzelono z prędkością \( v=400 \) m/s z działa o masie \( M_1=2000 \) kg, a następnie taki sam pocisk, z tą samą prędkością z działa o masie \( M_2=3000 \) kg. Porównaj energie odrzutu obu dział oraz ich pędy zaraz po wystrzeleniu pocisku.
- Obiekt o masie \( m \) poruszający się z prędkością \( v \) uderza w inny spoczywający obiekt o masie dwukrotnie większej. Obliczyć prędkość obiektów tuż po zderzeniu, zakładając, że zderzenie jest całkowicie niesprężyste.
- Jaki warunek musi być spełniony aby w trakcie całkowicie niesprężystego zderzenia dwóch ciał ich energia kinetyczna (jaką miały przed zderzeniem) zamieniła się całkowicie w ich energię wewnętrzną (po zderzeniu)?