Работа и энергия

4.1.Вагонетку массой 200 кг поднимают по рельсам в гору, наклон кото­рой к горизонту составляет 30°. Какую работу (в кДж) совершила сила тяги на пути 50м, если известно, что вагонетка двигалась с ус­корением 0,2м/с²? Коэффициент трения 0,2, g = 10 м/с².

.

4.2. Санки массой 18 кг равномерно передвигают по горизонтальному уча­стку дороги с помощью веревки, наклоненной под углом 30° к гори­зонту. Коэффициент трения 0,08. Найдите работу силы натяже­ния на пути 100м. g = 10 м/с². .

4.3. Ящик массой 10 кг лежит на горизонтальной поверхности на неко­тором расстоянии от вертикальной стены, с которой он соединен пружиной жесткостью 200 Н/м. Коэффициент трения между ящи­ком и поверхностью 0,2. Ящик медленно отодвигают от стены на 20 см, прикладывая к нему горизонтальную силу. Какую работу при этом совершают? В начальном положении пружина не де­формирована g = 10 м/с².

4.4. Нефть откачивают из скважины глубиной 500 м с помощью насоса, потребляющего мощность 10 кВт. Каков КПД (в процентах) насо­са, если за одну минуту его работы на поверхность земли подается 96 кг нефти? g = 10 м/с².

4.5. Грузовой состав движется по ровному участку дороги со скоростью 60 км/ч, электровоз при этом развивает полезную мощность 100 кВт. С какой скоростью (в км/ч) надо подниматься по участку с уклоном 1 м на 200м пути, чтобы развиваемая мощность равнялась 120 кВт? Сила сопротивления равна 0,01 от силы тяжести состава.

4.6. Автомобиль массой 1 т трогается с места и, двигаясь равноуско­ренно, проходит путь 50 м за 5 с. Какую мощность (в кВт) развива­ет автомобиль в конце пятой секунды своего движения? Сопротив­лением движению автомобиля пренебречь

4.7. Какую среднюю полезную мощность (в кВт) развивает при разбеге самолет массой 1 т, если длина разбега 300 м, взлетная скорость 30 м/с, а сила сопротивления движению 300 Н?

4.8. Тело брошено с некоторой высоты горизонтально со скоростью 10м/с. Через сколько секунд кинетическая энергия тела возрастет вдвое? g = 10м/с².

4.9. Чему равна полезная мощность брандспойта, если площадь его от­верстия 10 см², а скорость водяной струи 10 м/с.

4.10. Однородный стержень длиной 8 см скользит по гладкой горизон­тальной поверхности параллельно своей длине и наезжает на гра­ницу, отделяющую гладкую поверхность от шероховатой, коэффи­циент трения о которую 0,2. Линия границы расположена перпендикулярно скорости стержня. Найдите начальную скорость (в см/с) стержня, если он остановился в тот момент, когда напо­ловину пересек границу, g = 10 м/с².

4.11. На сколько изменится потенциальная энергия бруска массой 200 кг, если его перевести из горизонтального положения в вертикальное? Брусок имеет квадратное сечение со стороной 20 см и длину 1 м.g = 10м/с².

4.12. Две пружины, жесткости которых 3 кН/м и 2 кН/м, соединили по­следовательно и растянули за концы на 10 см. Какую при этом со­вершили работу!

4.13. Тонкая пластинка массой 10 кг лежит на горизонтальном столе. В центре пластинки укреплена легкая пружинка жесткостью 100 Н/м. Какую работу надо совершить, чтобы на пружине поднять пластинку на высоту 1м от поверхности стола?g = 10м/с².

4.14. Груз висит на пружине жесткостью 60 Н/м. Какую надо совершить работу (в мДж), чтобы растянуть пружину еще на 2 см?

4.15. Тело брошено под углом к горизонту с высоты 10м над поверх­ностью земли со скоростью 20 м/с. Чему будет равна его скорость на высоте 25 м? g = 10 м/с².

4.16. Какую минимальную горизонтальную скорость надо сообщить шари­ку, чтобы он сделал полный оборот в вертикальной плоскости, если он висит на жестком невесомом стержне длиной 0,4м?g = 10м/с².

4.17. К нижнему концу недеформированной пружины жесткостью 400 Н/м прикрепили груз массой 250 г и без толчка отпустили. Оп­ределите максимальную скорость (в см/с) груза,.

4.18. Груз массой 1,6 кг подвешен к потолку на упругом резиновом шнуре жесткостью 250 Н/м. Грузу резким толчком сообщают начальную скорость 1 м/с, направленную вертикально вверх. На какое макси­мальное расстояние (в мм) поднимется груз? g = 10м/с².

4.19. Легкий стержень с грузом массой 0,2 кг на одном конце может сво­бодно вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящей через дру­гой конец. Сначала груз удерживают в верхнем положении (стер­жень вертикален), а затем отпускают. Чему равно натяжениестержня в тот момент, когда он проходит горизонтальное поло­жение? g = 10м/с²

4.20. Маленький шарик массой 0,2 кг находится на конце нерастяжимой нити, другой конец которой закреплен. Нить приводят в горизон­тальное положение и отпускают без начальной скорости. Чему равна сила натяжения нити в тот момент, когда она составляет угол 60° с вертикалью? g = 10м/с²

4.21. На легкой нерастяжимой нити подвешен тяжелый шарик. На ка­кой угол (в градусах) надо отвести нить от положения равновесия, чтобы при последующих качаниях максимальная сила натяжения нити была бы в 4 раза больше минимальной!

4.22. Какую минимальную горизонтальную скорость надо сообщить шари­ку, чтобы он сделал полный оборот в вертикальной плоскости, если он висит на легкой нерастяжимой нити длиной 2 м? g = 10м/с².

4.23. Небольшое тело соскальзывает без трения с вершины неподвижной полусферы радиусом 0,75 м. На какой высоте (в см) тело оторвет­ся от поверхности полусферы? Высота отсчитывается от ос­нования полусферы

4.24. Небольшая тележка описывает в вертикальной плоскости «мерт­вую петлю»радиусом 2 м, скатываясь с минимальной высоты, обес­печивающей прохождение всей петли. На какой высоте от нижней точки петли сила давления тележки на рельсы равна 3/2 силы тя­жести тележки? Трением пренебречь

4.25. Шар массой 2 кг, имеющий скорость 6 м/с, абсолютно упруго стал­кивается с неподвижным шаром массой 1 кг. Найдите скорость второго шара после удара, считая его центральным

4.26. Из двух соударяющихся абсолютно упругих шаров шар большей массы покоится. В результате прямого удара меньший шар потерял 3/4 своей кинетической энергии. Во сколько раз масса одного шара больше, чем другого!

4.27. Альфа-частица после абсолютно упругого столкновения с непод­вижным ядром гелия движется в направлении, образующем не­который угол с первоначальным направлением. Определите угол (в градусах) под которым разлетаются частицы после столкно­вения.

4.28. Шар массой 70 г покоится, а другой шар такого же размера, но массой 150 г налетает на него со скоростью 44 см/с так, что ско­рость его центра лежит на касательной к поверхности неподвиж­ного шара. Найдите скорость (в см/с) налетавшего шара после аб­солютно упругого удара. Поверхности шаров гладкие

4.29. Легкий шарик начинает свободно падать и, пролетев расстояние 1,25 м, сталкивается абсолютно упруго с тяжелой плитой, дви­жущейся вверх со скоростью 2,8 м/с. На какую высоту подпрыг­нет шарик после удара? g = 10м/с².

4.30. Гладкий клин стоит на гладком столе. На какую высоту (в см) от поверхности стола поднимется маленький брусок, наезжающий на клин со скоростью 2 м/с? Масса клина 8 кг, масса бруска 2 кг. g = 10м/с². Считать, что брусок заезжает на клин плавно, без удара

4.31. На гладкой горизонтальной плоскости лежат два бруска массами 100 г и 400 г, соединенные недеформированной пружиной. Первому бруску сообщают скорость 10м/с в направлении второго бруска. Найдите максимальную скорость второго бруска в процессе дальнейшего движения

4.32. Шарик массой 100 г свободно падает с высоты 2 м на стальную плиту и подпрыгивает до высоты 1 м. Определите энергию, потерянную в виде тепла при ударе. Сопротивлением воздуха пренебречь, g = 10м/с².

4.33. С высоты 15 м над поверхностью земли вертикально вниз брошен мяч массой 500 г со скоростью 10м/с. Мяч упал на поверхность земли со скоростью 16 м/с. Определите абсолютную величину ра­боты, совершаемой силой сопротивления воздуха при движении мяча, g = 10м/с².

4.34. По наклонной доске, образующей угол 30° с горизонтом, начинает скользить тело массой 2 кг. Сколько теплоты выделилось за счет трения на отрезке пути 1,8 м, если в конце этого отрезка скорость тела равна Зм/с? g = 10м/с².

4.35. Брусок массой 5 кг втягивают за привязанную к нему веревку на высоту 1 м по доске, угол наклона которой к горизонту составля ет 45°. Веревка расположена параллельно доске. Коэффициент тре ния бруска о доску 0,3. Найдите энергию, которая идет на нагрева ние доски и бруска, g = 10м/с².

4.36. С горки высотой 2 м и длиной основания 5 м съезжают санки, ко-торые останавливаются, пройдя горизонтально некоторый путь от основания горы. Чему равен этот путь, если коэффициент трения на всем пути 0,05?

4.37. Тело массой 3 кг, лежащее на горизонтальной плоскости, соедине­но с вертикальной стеной недеформированной пружиной. Ось пру­жины горизонтальна, ее жесткость 54 Н/м, коэффициент трения между телом и плоскостью 0,3. Какую минимальную скорость надо сообщить телу вдоль оси пружины, чтобы оно вернулось в начальную точку? g = 10м/с².

4.38. Два одинаковых тела массами По 5 кг соединены недеформированной пружиной жесткостью 15 Н/м и лежат на горизонтальном полу. Какую минимальную скорость, направленную вдоль оси пружины, надо сообщить одному из тел, чтобы оно сдвинуло другое тело? Коэффициент трения для каждого тела 0,1. g = 10м/с²

4.39. На гладком полу лежит брусок массой 100 г, соединенный с верти­кальной стеной недеформированной пружиной. Ось пружины гори­зонтальна, ее жесткость 250 Н/м. На брусок начинает действо­вать постоянная сила 4 Н, направленная вдоль оси пружины. Найдите максимальную скорость (в см/с) бруска.

4.40. На полу лежит брусок массой 250 г, соединенный с вертикальной стеной недеформированной пружиной. Ось пружины горизонталь­на, ее жесткость 100 Н/м, коэффициент трения 0,4. На брусок начинает действовать постоянная сила 3 Н, направленная вдоль оси пружины. Найдите максимальную деформацию (в см) пружи­ны g = 10м/с²

4.41. На горизонтальной плоскости лежат два бруска массами 1 кг и 4 кг, соединенные недеформированной пружиной. Какую на­именьшую постоянную силу, направленную вдоль оси пружины, нужно приложить к первому бруску, чтобы сдвинулся и второй? Коэффициент трения брусков о плоскость 0,2. g = 10м/с².

4.42. На пружине жесткостью 100 Н/м к потолку подвешен груз. На груз начинает действовать постоянная сила 6 Н, направленная вертикально вниз. Найдите максимальное перемещение (в см) груза.

4.43. Шары массами 1 кг и 2 кг движутся навстречу друг другу со ско­ростями 1 м/с и 2 м/с соответственно. Найдите, сколько тепло ты выделится при неупругом ударе этих шаров

4.44. Пуля массой 20 г, летящая со скоростью 100 м/с, застревает в де­ревянном шаре, летящем ей навстречу со скоростью 10 м/с. Счи­тая, что масса шара гораздо больше массы пули, найдите количе ' ство теплоты, выделившееся при ударе

4.45. В шар массой 700 г, висящий на легком стержне, попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально. Пуля застревает в шаре, после чего он поднимается на высоту 20 см от своего начального положения. Найдите скорость пули, g = 10м/с².

4.46. Диск массой 3 кг висит на упругом шнуре жесткостью 200 Н/м, прикрепленном к центру диска. Вдоль шнура с высоты 80 см на диск плашмя падает шайба (с отверстием в центре) массой 1 кг. На какое расстояние (в см) опустится диск после падения шайбы? Удар шайбы о диск абсолютно неупругий, g = 10м/с².

4.47. В брусок массой 10 г, лежащий на гладком столе, попадает пуля мас­сой 2 г, летящая со скоростью 60м/с. На сколько миллиметров углу­бится пуля в брусок, если сила сопротивления движению пули в бру­ске равна 250Н?

4.48. На гладкой горизонтальной плоскости лежит доска длиной 1 м, на одном конце которой закреплен вертикальный упор. Какую минималь­ную скорость надо сообщить маленькому бруску, лежащему на дру­гом конце доски, чтобы после абсолютно упругого удара об упор бру­сок вернулся назад и упал с доски? Масса доски в 8 раз больше, чем масса бруска, коэффициент трения между ними 0,2. g = 10м/с²

4.49. Из орудия массой 990 кг вылетает горизонтально снаряд массой 10 кг. Какая часть (в процентах) энергии, выделяющейся при взры­ве пороховых газов, расходуется на откат орудия?

4.50. Человек массой 60 кг стоит па льду рядом с санями массой 40 кг. Человек толкает сани, сообщая им скорость 3 м/с, а сам откаты­вается в противоположную сторону. Какую работу совершает при этом человек!

4.51. Движущийся снаряд разорвался на два осколка, угол между скоро­стями которых составил 60°. Один осколок имеет массу 20 кг и скорость 100м/с, другой—массу 80кг и скорость 25м/с. Чему равна энергия (в кДж), выделенная при разрыве снаряда!