Велосипедист движущийся со скоростью

Контрольная работа по физике Кинематика Законы взаимодействия и движения тел 9 класс с ответами. Работа состоит из 4 вариантов в каждом варианте по 9 заданий.

1 вариант

1. Исследуется перемещение слона и мухи. Модель материальной точки может использоваться для описания движения

1) только слона
2) только мухи
3) и слона, и мухи в разных исследованиях
4) ни слона, ни мухи, поскольку это живые существа

2. Вертолёт Ми-8 достигает скорости 250 км/ч. Какое время он затратит на перелёт между двумя населёнными пунктами, расположенными на расстоянии 100 км?

1) 0,25 с
2) 0,4 с
3) 2,5 с
4) 1440 с

3. На рисунках представлены графики зависимости координаты от времени для четырёх тел, движущихся вдоль оси ОХ. Какое из тел движется с наибольшей по модулю скоростью?

4. Велосипедист съезжает с горки, двигаясь прямолинейно и равноускоренно. За время спуска скорость велосипедиста увеличилась на 10 м/с. Ускорение велосипедиста 0,5 м/с 2 . Сколько времени длится спуск?

1) 0,05 с
2) 2 с
3) 5 с
4) 20 с

5. Лыжник съехал с горки за 6 с, двигаясь с постоянным ускорением 0,5 м/с 2 . Определите длину горки, если известно, что в начале спуска скорость лыжника была равна 18 км/ч.

1) 39 м
2) 108 м
3) 117 м
4) 300 м

6. Моторная лодка движется по течению реки со скоростью 5 м/с относительно берега, а в стоячей воде — со скоростью 3 м/с. Чему равна скорость течения реки?

1) 1 м/с
2) 1,5 м/с
3) 2 м/с
4) 3,5 м/с

7. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются.

А) Ускорение
Б) Скорость при равномерном прямолинейном движении
В) Проекция перемещения при равноускоренном прямолинейном движении

8. На пути 60 м скорость тела уменьшилась в 3 раза за 20 с. Определите скорость тела в конце пути, считая ускорение постоянным.

9. Из населённых пунктов А и В, расположенных вдоль шоссе на расстоянии 3 км друг от друга, в одном направлении одновременно начали движение велосипедист и пешеход. Велосипедист движется из пункта А со скоростью 15 км/ч, а пешеход со скоростью 5 км/ч. Определите, на каком расстоянии от пункта А велосипедист догонит пешехода.

2 вариант

1. Два тела, брошенные с поверхности земли вертикально вверх, достигли высот 10 м и 20 м и упали на землю. Пути, пройденные этими телами, отличаются на

1) 5 м
2) 20 м
3) 10м
4) 30 м

2. За 6 минут равномерного движения мотоциклист проехал 3,6 км. Скорость мотоциклиста равна

1) 0,6 м/с
2) 10 м/с
3) 15 м/с
4) 600 м/с

3. На рисунках представлены графики зависимости проекции перемещения от времени для четырёх тел. Какое из тел движется с наибольшей по модулю скоростью?

4. Во время подъёма в гору скорость велосипедиста, двигающегося прямолинейно и равноускоренно, изменилась за 8 с от 18 км/ч до 10,8 км/ч. При этом ускорение велосипедиста было равно

1) -0,25 м/с 2
2) 0,25 м/с 2
3) -0,9 м/с 2
4) 0,9 м/с 2

5. Аварийное торможение автомобиля происходило в течение 4 с. Определите, каким был тормозной путь, если начальная скорость автомобиля 90 км/ч.

1) 22,5 м
2) 45 м
3) 50 м
4) 360 м

6. Пловец плывёт по течению реки. Определите скорость пловца относительно берега, если скорость пловца относительно воды 0,4 м/с, а скорость течения реки 0,3 м/с.

1) 0,5 м/с
2) 0,1 м/с
3) 0,5 м/с
4) 0,7 м/с

7. Установите соответствие между физическими величинами и их единицами измерения в СИ.

А) скорость
Б) ускорение
В) время

Единицы измерения СИ

1) мин
2) км/ч
3) м/с
4) с
5) м/с 2

8. Поезд начинает равноускоренное движение из состояния покоя и проходит за четвёртую секунду 7 м. Какой путь пройдёт тело за первые 10 с?

9. Катер, переправляясь через реку шириной 800 м, двигался перпендикулярно течению реки со скоростью 4 м/с в системе отсчёта, связанной с водой. На сколько будет снесён катер течением, если скорость течения реки 1,5 м/с?

3 вариант

1. Решаются две задачи:

А: рассчитывается маневр стыковки двух космических кораблей;
Б: рассчитываются периоды обращения космических кораблей вокруг Земли.

В каком случае космические корабли можно рассматривать как материальные точки?

1) Только А
2) Только Б
3) И А, и Б
4) Ни А, ни Б

2. Средняя скорость поезда метрополитена 40 м/ с. Время движения между двумя станциями 4 минуты. Определите, на каком расстоянии находятся эти станции.

1) 160 м
2) 1000 м
3) 1600 м
4) 9600 м

3. На рисунках представлены графики зависимости проекции скорости от времени для четырёх тел, движущихся вдоль оси ОХ. Какое из тел движется с постоянной скоростью?

4. Ускорение велосипедиста на одном из спусков трассы равно 1,2 м/с 2 На этом спуске его скорость увеличилась на 18 м/с. Велосипедист спускается с горки за

1) 0,07 с
2) 7,5 с
3) 15 с
4) 21,6 с

5. Какое расстояние пройдёт автомобиль до полной остановки, если шофёр резко тормозит при скорости 72 км/ч, а от начала торможения до остановки проходит 6 с?

1) 36 м
2) 60 м
3) 216 м
4) 432 м

6. Катер движется по течению реки со скоростью 11 м/с относительно берега, а в стоячей воде — со скоростью 8 м/с. Чему равна скорость течения реки?

1) 1 м/с
2) 1,5 м/с
3) 3 м/с
4) 13 м/с

7. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются.

А) Проекция ускорения
Б) Проекция перемещения при равномерном прямолинейном движении
В) Проекция скорости при равноускоренном прямолинейном движении

8. Скорость материальной точки на пути 60 м увеличилась в 5 раз за 10 с. Определить ускорение, считая его постоянным.

9. Товарный поезд едет со скоростью 36 км/ч. Спустя 30 минут с той же станции по тому же направлению выходит экспресс со скоростью 144 км/ч. На каком расстоянии от станции экспресс догонит товарный поезд?

4 вариант

1. Два тела, брошенные с поверхности земли вертикально вверх, достигли высот 10 м и 20 м и упали на землю. Перемещения этих тел соответственно равны

1) 10 м, 20 м
2) 20 м, 40 м
3) Ом, Ом
4) Ом, 20 м

2. Велосипедист, двигаясь равномерно по шоссе, проехал 1800 м за 3 минуты. Скорость велосипедиста равна

1) 12 км/ч
2) 24 км/ч
3) 36 км/ч
4) 60 км/ч

3. На рисунках представлены графики зависимости модуля ускорения от времени для разных видов движения. Какой график соответствует равномерному движению?

4. Санки съехали с одной горки и въехали на другую. Во время подъёма на горку скорость санок, двигавшихся прямолинейно и равноускоренно, за 4 с изменилась от 12 м/с до 2 м/с, при этом модуль ускорения был равен

1) -2,5 м/с 2
2) 2,5 м/с 2
3) -3,5 м/с 2
4) 3,5 м/с 2

5. При равноускоренном прямолинейном движении скорость катера увеличилась за 10 с от 5 м/с до 9 м/с. Какой путь пройден катером за это время?

1) 50 м
2) 70 м
3) 80 м
4) 90 м

6. Пловец плывёт против течения реки. Определите скорость пловца относительно берега, если скорость пловца относительно воды 0,4 м/с, а скорость течения реки 0,3 м/с.

1) 0,1 м/с
2) 0,2 м/с
3) 0,5 м/с
4) 0,7 м/с

7. Установите соответствие между физическими величинами и их единицами измерения в СИ.

А) перемещение
Б) скорость
В) время

Единицы измерения СИ

8. Тело, двигаясь равноускоренно, в течение пятой секунды от начала движения прошло путь 45 м. Какой путь оно пройдёт за 8 с от начала движения?

9. Пловец пересекает реку шириной 240 м. Скорость течения реки 1,2 м/с. Скорость пловца относительно воды 1,5 м/с и направлена перпендикулярно к вектору течения. На сколько метров пловец будет снесён течением к тому моменту, когда он достигнет противоположного берега?

Ответы на контрольную работу по физике Кинематика
1 вариант
1-3, 2-4, 3-4, 4-4, 5-1, 6-3, 7-425, 8-1,5 м/с, 9-4,5 км
2 вариант
1-2, 2-2, 3-3, 4-1, 5-3, 6-4, 7-354, 8-100 м, 9-300 м
3 вариант
1-2, 2-4, 3-1, 4-3, 5-2, 6-3, 7-431, 8-0,8 м/с 2 , 9-24 км
4 вариант
1-3, 2-3, 3-4, 4-2, 5-2, 6-1, 7-534, 8-320 м, 9-192 м

«Меняя ПДД, нельзя забывать о необходимости менять инфраструктуру». Разбираем правки, касающиеся велосипедов и гироскутеров/самокатов/моноколес

Довольно большой пакет предлагаемых правок в ПДД касается передвижения велосипедов и входящих в моду девайсов. Ключевые новации две: во-первых, предлагается узаконить электросамокаты, гироскутеры и прочие «сегвеи», во-вторых — разрешить не спешиваться на велике при переезде пешеходного перехода (правда, только регулируемого). «Можно считать это шажочком навстречу деавтомобилизации и в целом прогрессу, — считает Юрий Краснов, который продолжает разбирать проект корректив в Правила дорожного движения. — Хотя возникают некоторые вопросы касаемо терминологии, а также уместности отдельных транспортных средств на тротуарах».

Что такое СПМ?

В проекте изменений к ПДД предпринята попытка узаконить новые средства, которые используются для передвижения: моноколеса, электросамокаты, гироскутеры и так далее.

— У меня есть вопрос по поводу терминологии, — задумывается Юрий Краснов. — Что такое «средство персональной мобильности» (СПМ)? Как его понимать? Очевидно, авторы правок решили объединить все, что едет чуть быстрее пешехода и перевозит только одного человека. Но позвольте, велосипед с электродвигателем под это определение не попадает? А автомобиль?

Приравнивание всех СПМ к пешеходам ведущий рубрики считает спорным решением. С одной стороны, декларируется, что это разные участники дорожного движения, с другой — они в своих правах равны.

Вероятно, моноколесистов и электроскутеристов хотят обязать двигаться по тротуарам (или велодорожкам, но об этом позже) и пересекать проезжую часть по «зебре». Однако что будет происходить при взаимодействии с пешеходами, пока, похоже, мало кто задумывается.

— Восприятие пространства с точки зрения пешехода и человека на транспортном средстве (самокате, скейте или роликовых коньках) сильно отличается, — замечает ведущий «Разборов…». — Если вы на чем-то катитесь, то смотрите, как правило, вдаль, отслеживаете препятствия, обращаете внимание на покрытие. В этом случае очень важна скорость приближения к объекту. А пешеход смотрит на цель: человек увидел остановку и идет туда. Он может находиться в своих мыслях, разглядывать облачка в небе, вести себя, как говорят, неосмотрительно.

Можно, конечно, укорять прохожих, которые не оглядывается каждые пять секунд и не ждут приближения велосипедиста. Но ведь это естественно: ходьба и бег придуманы природой, самим естеством. Если же мы выбираем какое-либо транспортное средство, изобретенное человеком, то автоматически несем ответственность.

— Человек рождается с вестибулярным аппаратом, настроенным на ходьбу или бег, — поддерживает эту мысль Юрий Краснов. — Мы не появляемся на свет скейтбордистами или моноколесистами. При передвижении на неких устройствах, будь то самокат или скейтборд, мы обречены на взаимодействия, и думать о безопасности должен в первую очередь наездник. Ответственность за столкновения на тротуаре обязаны нести пользователи девайсов или транспортных средств.

Пока в Минске и других городах только-только начинают осваивать моноколеса и гироскутеры. А в Европе уже хлебнули с ними проблем. Эти транспортные средства не раз сталкивались с пешеходами, и люди получали серьезные травмы. Как разрешать подобные конфликты? Кто должен разбираться?

— Боюсь, как бы у нас пешеходам не пришлось вешать на лоб камеру, чтобы в случае столкновения проще было бы установить обстоятельства, — утрирует ведущий рубрики. — А потом в новостях будем читать «Попал под моноколесо», «Лыжник на проезжей части врезался в скейт» или «Подрались электроскутерист и пешеход».

Еще одна правка по поводу средств персональной мобильности относится к скорости их движения. Этот пункт вызывает не меньше споров.

— Сейчас СПМ в определенных местах предлагают двигаться со скоростью пешехода, — обращает внимание Юрий Краснов. — Но ведь нужно подходить к вопросу здраво. Есть другие участки, где тоже следует ехать медленно: например, возле остановочных пунктов, дверей магазина или выхода из подземного перехода.

Есть простое правило среди экспертов по безопасности дорожного движения: не можешь проконтролировать — не обязывай. Пока не решен вопрос с превышением скорости автомобилей, зачем вводить некие лимиты для самокатов и сегвеев? Вроде бы забота о пешеходах, вот только это кажется заведомо невыполнимым условием.

— Не меньше вопросов вызывает уместность передвижения СМП по велодорожкам, — продолжает ведущий «Разборов…». — Велосипедисты и так жалуются, что туда выходят дети, мамы с колясками и просто прохожие. Если так пойдет дальше, то велодорожки рискуют превратиться в весьма странное явление.

Кто будет задерживать и привлекать пешеходов, мешающих на велодорожке?

В последнее время велосипедистов на улицах становится все больше и больше. Этот транспорт служит не только в рекреационных целях, но постепенно занимает место в структуре городской мобильности. И это нормально, что он требует все больше места и прав.

— Когда-то велосипедисты ездили по проезжей части (не далее 1 метра от ее края), — вспоминает Юрий Краснов. — Я помню, как ждал исполнения 14 лет, чтобы установить зеркало и выехать на дорогу. Все водители были в курсе, что по улицам может двигаться велик. А потом их вдруг решили убрать с проезжей части. Это было вызвано тем, что интенсивность потока автомобилей увеличилась, и велосипедист, как незащищенный участник дорожного движения, легко мог стать жертвой ДТП.

— Есть масса других негативных примеров, не получивших широкой огласки, — напоминает ведущий рубрики. — В одну мою знакомую на тротуаре врезался велосипедист. Удар пришелся в лицо. Благо у нее стояли брекеты, и это хоть как-то защитило челюсть.

Тем не менее придерживаемся мнения, что велосипед доказал эффективность в городе и используется не только в теплое время года. А значит, требуется создание отдельной инфраструктуры.

— Велосипед — все-таки транспортное средство, а велосипедист — водитель, — говорит Юрий Краснов. — Логичнее, если ему будет разрешено двигаться по проезжей части, но там он должен быть защищен.

Пока же по-прежнему натужно пытаются найти компромисс. В частности, предлагается правка, запрещающая пешеходам передвигаться по велодорожкам, но коль уж пришлось, то не мешайте. Призыв хороший, вот только реалистичный ли?

— Получается, что в случае конфликта велосипедист или кто-то другой станет задерживать «нарушителя»? — задается вопросом ведущий «Разборов…». — Это приведет только к эскалации и росту напряженности, а там и до превышения пределов самообороны недалеко. Как задержать? Надо догнать, схватить. А если пешеход — профессиональный боксер?

Интересно, что для групп детей планируют сделать исключение. На велодорожках несовершеннолетние будут иметь преимущество.

— Эта фраза в очередной раз доказывает, что существование пешеходов и велосипедистов на одной территории плохо совместимо, — считает Юрий Краснов. — У велосипедистов должна быть своя отдельная территория, которая выделена конструктивно. Чтобы пешеход, попадая туда, понимал, что оказался в чужой тарелке.

Спешиваться на переходе — это насилие!

Отдельный вопрос касается необходимости спешиваться на «зебре». Пока авторы правок явно осторожничают: хотят разрешить пересекать, не слезая с велосипедов, только регулируемые переходы, причем с оговоркой — нужно замедлиться до скорости пешехода.

— Честно говоря, я, когда еду на велосипеде, так и делаю, — признается ведущий «Разборов…». — Требование каждый раз спешиваться — глупое и невыполнимое. Поэтому нахожу пешехода и аккуратно еду рядом, чтобы меня видели водители и мое появление не стало для них неожиданностью.

Конечно, возникает вопрос: а как быть с теми, кто на скорости вылетает на переход? Такие всегда были, есть и будут. Внесут данную правку или нет, их мало волнует.

— Велосипедист в таких случаях думает, что все просчитал. Однако какой-то нюанс не учел — и вот уже на место происшествия несутся скорая и ГАИ. Другой мотив — это проверить реакцию автомобилистов, своеобразное отстаивание прав, — предполагает аргументацию велосипедистов ведущий рубрики.

В Германии, где велосипедисты обязаны ехать либо по велодорожке, либо по проезжей части, наибольшее число происшествий с их участием случается, когда автомобиль поворачивает направо. В немецких автошколах привычку бросать плечевой взгляд вырабатывают с первых занятий. Если экзаменатор увидит, что курсант игнорирует ее, то последний, вероятнее всего, отправится на пересдачу.

Очередное предлагаемое новшество касается введения новых дорожных знаков и табличек, регламентирующих движение велосипедов. Можно сказать это техническая формальность, требуется узаконить то, что и так работает.

— Сейчас формируется целый класс горожан, которые используют разного рода транспортные средства, — подытоживает Юрий Краснов. — Их нельзя назвать ни пешеходами, ни водителями. Однако они движутся быстрее и потому несут ответственность за возможные последствия. Нужно помнить: вокруг другие люди. Ну а велосипедистам требуется отдельная инфраструктура. Иначе конфликты будут возникать.

Дополнено

Изначально в публикации утверждалось, что в Барселоне запрещено использование электросамокатов. Наш читатель Александр уточнил: «Запрета нет и быть, конечно, не может. Самокатов там море. Думаю, даже больше, чем велосипедов. Да, идет война с прокатчиками. Да, нельзя ездить без шлема. Да, пытаются составлять карты, где можно ездить, а где нет. Да, нельзя кидать самокаты где попало. Формально да, есть ограничения скорости. Но о запрете речи не идет».

Движение вдогонку (формула). Решение задач на движение вдогонку

Движение является способом существования всего, что человек видит вокруг себя. Поэтому задачи на перемещение разных объектов в пространстве являются типичными проблемами, которые предлагается разрешить школьникам. В данной статье подробно рассмотрим движение вдогонку и формулы, которые необходимо знать, чтобы уметь решать задачи такого типа.

Что такое движение?

Перед тем, как переходить к рассмотрению формул движения вдогонку, необходимо разобраться с этим понятием подробнее.

Под движением подразумевают изменение пространственных координат объекта за определенный промежуток времени. Например, автомобиль, который движется по дороге, самолет, который летит в небесах, или кошка, бегущая по траве, — все это примеры движения.

Важно отметить, что рассматриваемый движущийся объект (автомобиль, самолет, кошка) считают безмерным, то есть его размеры не имеют совершенно никакого значения для решения проблемы, поэтому ими пренебрегают. Это своего рода математическая идеализация, или модель. Для подобного объекта существует название: материальная точка.

Движение вдогонку и его особенности

Теперь перейдем к рассмотрению популярных школьных задач на движение вдогонку и формул для него. Под этим видом движения понимают перемещение двух или более объектов в одном направлении, которые отправляются в свой путь из разных пунктов (материальные точки имеют разные начальные координаты) или/и в разное время, но из одного и того же пункта. То есть создается ситуация, при которой одна материальная точка пытается догнать другую (другие), поэтому эти задачи получили такое название.

Согласно определению, особенностями движения вдогонку являются следующие:

Наличие двух и более движущихся объектов. Если двигаться будет только одна материальная точка, то ей «некого» будет догонять.
Прямолинейное перемещение в одном направлении. То есть объекты осуществляют движение вдоль одной и той же траектории и в одном направлении. Движение навстречу друг другу не входит в число рассматриваемых задач.
Пункт отправления играет важную роль. Идея заключается в том, чтобы в момент начала движения объекты были разделены в пространстве. Такое разделение будет иметь место, если они стартуют в одинаковое время, но из разных пунктов или же из одного пункта, но в разное время. Старт двух материальных точек из одного пункта и в одинаковое время к задачам вдогонку не относится, поскольку в этом случае один объект будет постоянно удаляться от другого.

Формулы движения вдогонку

В 4 классе общеобразовательной школы обычно рассматриваются подобные задачи. Это означает, что формулы, которые необходимы для решения, должны быть максимально простыми. Такому случаю удовлетворяет равномерное прямолинейное движение, в котором фигурируют три физических величины: скорость, пройденный путь и время движения:

Скорость — величина, показывающая расстояние, которое проходит тело за единицу времени, то есть она характеризует быстроту изменения координат материальной точки. Обозначается скорость латинской буквой V и измеряется, как правило, в метрах в секунду (м/с) или в километрах в час (км/ч).
Путь — это расстояние, которое проходит тело за время своего движения. Он обозначается буквой S (D) и выражается обычно в метрах или километрах.
Время — период движения материальной точки, который обозначается буквой T и приводится в секундах, минутах или часах.

Описав основные величины, приведем формулы движения вдогонку:

s = v*t;
v = s/t;
t = s/v.

Решение любой задачи рассматриваемого типа базируется на применении этих трех выражений, которые необходимо запомнить каждому школьнику.

Пример решения задачи №1

Приведем пример задачи движения вдогонку и решения (формулы, необходимые для него, приведены выше). Проблема формулируется следующим образом: «Грузовик и легковой автомобиль одновременно выезжают из пунктов A и B со скоростями 60 км/ч и 80 км/ч соответственно. Оба транспортных средства движутся в одном направлении так, что автомобиль приближается к пункту A, а грузовик удаляется от обоих пунктов. Через какое время автомобиль догонит грузовик, если расстояние между A и B составляет 40 км?».

Перед тем как решать задачу, необходимо научить ребят определять суть проблемы. В данном случае она заключается в неизвестном времени, которое проведут оба транспортных средства в пути. Предположим, что это время равно t часам. То есть через время t автомобиль догонит грузовик. Найдем это время.

Рассчитаем расстояние, которое пройдет каждый из движущихся объектов за время t, имеем: s₁ = v₁*t и s₂ = v₂*t, здесь s₁, v₁ = 60 км/ч и s₂, v₂ = 80 км/ч — пройденные пути и скорости движения грузовика и автомобиля до того момента, когда второй догонит первого. Поскольку расстояние между пунктами A и B равно 40 км, то автомобиль, догнав грузовик, пройдет путь на 40 км больше, то есть s₂ — s₁ = 40. Подставляя в последнее выражение формулы для путей s₁ и s₂, получим: v₂*t — v₁*t = 40 или 80*t — 60*t = 40, откуда t = 40/20 = 2 ч.

Отметим, что данный ответ можно получить, если использовать понятие скорости сближения между движущимися объектами. В задаче она равна 20 км/ч (80-60). То есть при этом подходе возникает ситуация, когда один объект движется (автомобиль), а второй относительно него стоит на месте (грузовик). Поэтому достаточно поделить расстояние между пунктами A и B на скорость сближения, чтобы решить задачу.

Пример решения задачи №2

Приведем еще один пример задач на движение вдогонку (формулы для решения используются те же): «Из одного пункта выезжает велосипедист, а через 3 часа в ту же сторону выезжает автомобиль. Через какое время после начала своего движения автомобиль догонит велосипедиста, если известно, что он движется в 4 раза быстрее?».

Решать эту задачу следует так же, как и предыдущую, то есть необходимо определить, какой путь пройдет каждый участник движения до момента, когда один догонит другого. Предположим, что автомобиль догнал велосипедиста через время t, тогда получаем следующие пройденные пути: s₁ = v₁*(t+3) и s₂ = v₂*t, здесь s₁, v₁ и s₂, v₂ — пути и скорости велосипедиста и автомобиля соответственно. Заметим, что до того, как автомобиль догнал велосипедиста, последний находился в пути t + 3 часа, так как он выехал на 3 часа раньше.

Зная, что оба участника отправились из одного пункта, и пройденные ими пути будут равны, получаем: s₂ = s₁ или v₁*(t+3) = v₂*t. Скорости v₁ и v₂ нам не известны, однако в условии задачи сказано, что v₂ = 4*v₁. Подставляя это выражение в формулу для равенства путей, получим: v₁*(t+3) = 4*v₁*t или t+3 = 4*t. Решая последнее, приходим к ответу: t = 3/3 = 1 ч.

Некоторые советы

Формулы движения вдогонку являются простыми, тем не менее школьников в 4 классе важно научить мыслить логически, понимать значение величин, с которыми они имеют дело, и осознавать проблему, которая перед ними стоит. Ребят рекомендуется призывать к рассуждениям вслух, а также к командной работе. Кроме того, для наглядности задач можно использовать компьютер и проектор. Все это способствует развитию у них абстрактного мышления, коммуникативных навыков, а также математических способностей.

Импульс тела. Закон сохранения импульса

1. Опыты и наблюдения свидетельствуют о том, что результат действия силы (взаимодействия) зависит от времени её действия. Так, если к штативу на нити подвесить
тяжёлую гирю, к которой привязана ещё одна нить снизу, и резко дернуть нижнюю нить, то она оборвётся, а верхняя нить останется целой. Если же теперь медленно потянуть
нижнюю нить, то оборвётся верхняя нить. Поэтому для характеристики действия силы вводят величину, называемую импульсом силы.

Импульсом силы называют векторную величину, равную произведению силы и времени её действия \( (\vect) \) . Импульс силы является мерой действия силы за некоторый промежуток времени.

Единица импульса силы \( [\,F\cdot t\,] \) = 1 Н · с.

2. С другой стороны, результат действия силы зависит и от характеристик тела, на которое эта сила действует.

Зависимость результата действия силы от массы тела можно проиллюстрировать с помощью следующего простого примера. Летящий с некоторой скоростью футбольный мяч, ударяясь о пустую картонную коробку, сдвинет её с места, а, ударяясь о такую же коробку, заполненную металлическими предметами, скорее всего, отскочит от неё, а коробка при этом останется неподвижной.

Пуля, летящая со скоростью 2 м/с, при попадании в деревянную стенку в лучшем случае оставит на ней вмятину, а пуля, летящая со скоростью 200 м/с, стенку пробьёт. Таким образом, результат действия силы зависит от массы и скорости взаимодействующих тел.

3. Величину, равную произведению массы тела и его скорости, называют импульсом тела, \( \vec

=m\vec \) — импульс тела (или просто импульс). Единица импульса \( [\,p\,] \) = 1 кг · м/с 2 .

Импульс — величина векторная, поскольку масса — величина скалярная, а скорость — векторная.

Импульс — величина относительная, его значение зависит от выбора системы отсчёта, поскольку относительной величиной является скорость.

4. Импульс силы и изменение импульса тела связаны между собой.

Запишем второй закон Ньютона: \( \vec=m\vec \) .

В левой части равенства стоит импульс силы; в правой части — разность конечного и начального импульсов тела, т.е. изменение импульса тела. \( \vect=\Delta(m\vec) \) .

Таким образом, импульс силы равен изменению импульса тела.

Это иная формулировка второго закона Ньютона. Именно в таком виде сформулировал свой закон Ньютон.

5. Взаимодействующие между собой тела образуют систему тел. Между телами системы действуют силы взаимодействия: на одно тело — сила \( \vec_1 \) , на другое тело — сила \( \vec_2 \) . При этом сила равна силе и направлена противоположно ей: \( \vec_1=-\vec_2 \) (рис. 41).

Силы, с которыми тела системы взаимодействуют между собой, называют внутренними силами.

Помимо внутренних сил, на тела системы действуют внешние силы. Так взаимодействующие тела притягиваются к Земле. Сила тяготения является в данном случае внешней силой. Если тела движутся, то на них действует сила сопротивления воздуха, сила трения. Они тоже являются внешними силами по отношению к системе, которая в данном случае состоит из двух тел. Ни Земля, ни воздух в эту систему тел не входят.

Внешними силами называются силы, которые действуют на тела системы со стороны других тел.

Будем рассматривать такую систему тел, на которую не действуют внешние силы.

Замкнутой системой тел называют систему тел, взаимодействующих между собой и не взаимодействующих с другими телами. В замкнутой системе действуют только внутренние силы, внешние силы на неё не действуют.

6. Рассмотрим взаимодействие двух тел, составляющих замкнутую систему. Масса первого тела \( m_1 \) , его скорость до взаимодействия \( \vec_ \) , после взаимодействия \( \vec_ \) . Масса второго тела \( m_1 \) , его скорость до взаимодействия \( \vec_ \) , после взаимодействия \( \vec_ \) . Для этих тел справедливо равенство:

В левой части равенства стоит сумма импульсов тел до взаимодействия, в правой части — сумма импульсов тел после взаимодействия. Как видно, импульс каждого тела при взаимодействии изменился, а сумма импульсов осталась неизменной.

Геометрическая сумма импульсов тел, входящих в замкнутую систему, остаётся постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

В этом состоит закон сохранения импульса.

7. Замкнутая система — это идеализация. В реальном мире нет таких систем, на которые не действовали бы внешние силы. Однако в ряде случаев реальные системы взаимодействующих тел можно рассматривать как замкнутые. Это возможно, когда внутренние силы много больше внешних сил, или когда время взаимодействия мало, или когда внешние силы уравновешивают друг друга. Кроме того, в ряде случаев равна нулю проекция внешних сил на какое-либо направление. В этом случае закон сохранения импульса выполняется для проекций импульсов взаимодействующих тел на это направление.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Тело двигалось под действием силы 10 Н в течение 5 с. Чему равно изменение импульса тела?

1) 2 Н/с
2) 5 Н·с
3) 50 Н·с
4) нельзя дать ответ, т.к. неизвестны масса и скорость тела

2. Чему равен импульс автомобиля массой 1,5 т, движущегося со скоростью 20 м/с в системе отсчёта, связанной с автомобилем, движущимся в ту же сторону с той же скоростью?

1) 0
2) 15 000 кг·м/с
3) 30 000 кг·м/с
4) 60 000 кг·м/с

3. Чему равен импульс автомобиля массой 1,5 т, движущегося со скоростью 20 м/с в системе отсчёта, связанной с автомобилем, движущимся с той же скоростью, но в противоположную сторону?

1) 0
2) 15 000 кг·м/с
3) 30 000 кг·м/с
4) 60 000 кг·м/с

4. На графике показаны изменения скорости велосипедиста с течением времени. Чему равно изменение импульса велосипедиста через 4 с после начала движения, если его масса 50 кг?

1) 200 кг·м/с
2) 2500 кг·м/с
3) 2000 кг·м/с
4) 2500 кг·м/с

5. Тело движется в положительном направлении оси \( Ox \) . На рисунке представлен график зависимости от времени \( t \) проекции силы \( F_x \) , действующей на тело. В интервале времени от 0 до 5 с проекция импульса тела на ось \( Ox \)

1) уменьшается на 5 кг·м/с
2) не изменяется
3) увеличивается на 10 кг·м/с
4) увеличивается на 5 кг·м/с

6. Два шара массой \( m_1 \) и \( m_2 \) движутся в одном направлении со скоростями соответственно \( x_1 \) и \( x_2 \) по гладкому горизонтальному столу (см. рисунок). Полный импульс \( p \) системы шаров равен по модулю

1) \( p=m_2x_2-m_1x_1 \) и направлен налево ←
2) \( p=m_1x_1-m_2x_2 \) и направлен вправо →
3) \( p=m_1x_1+m_2x_2 \) и направлен налево ←
4) \( p=m_1x_1-m_2x_2 \) и направлен вправо →

7. Два шарика массой 50 г и 100 г движутся со скоростью 0,6 м/с и 0,4 м/с соответственно. Направления движения шариков составляют угол 90°. Модуль суммарного импульса шариков равен

1) 0,15 кг·м/с
2) 0,07 кг·м/с
3) 0,05 кг·м/с
4) 0,01 кг·м/с

8. Снаряд, импульс которого \( \vec

\) был направлен вертикально вверх, разорвался на два осколка. Импульс одного осколка \( \vec

_1 \) в момент взрыва был направлен горизонтально (рис. 1). Какое направление имел импульс \( \vec

_2 \) второго осколка (рис. 2)?

9. Масса мальчика в 3 раза меньше массы лодки. В момент прыжка с неподвижной лодки скорость мальчика равна 1,5 м/с. При этом лодка приобретает скорость, равную

1) 4,5 м/с
2) 2 м/с
3) 0,5 м/с
4) 0 м/с

10. Закон сохранения импульса справедлив:

А. Для замкнутой системы тел
Б. Для любой системы тел.

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

11. Установите соответствие между физическими величинами (в левом столбце таблицы) и их единицами (в правом столбце таблицы). В ответе запишите выбранные цифры под соответствующими буквами

ВЕЛИЧИНА
A. Импульс
Б. Скорость
B. Ускорение

ЕДИНИЦА
1) метр/секунда (1 м/с)
2) ньютон (1 Н)
3) метр/секунда 2 (1 м/с 2 )
4) джоуль (1 Дж)
5) ньютон·секунда (1 Н·с)

12. Из приведённого перечня выберите 2 правильных утверждения и запишите их номера в таблицу.

1) Закон сохранения импульса справедлив для любой системы тел.
2) Импульс тела — величина скалярная.
3) Закон сохранения импульса справедлив для замкнутой системы тел.
4) Изменение импульса тела равно импульсу силы.
5) Закон сохранения импульса не применим к незамкнутой системе тел ни при каких условиях.

Часть 2

13. Снаряд летит горизонтально и разрывается на два осколка массой 2 кг и 3 кг. С какой скоростью летел снаряд, если первый осколок в результате разрыва приобрёл скорость 50 м/с, второй 40 м/с? Скорости осколков направлены горизонтально в противоположную сторону.

Физические силы, действующие при езде на велосипеде

Так как классический велосипед имеет два колеса, то велосипедисту для того, чтобы он ехал, постоянно необходимо поддерживать равновесие и преодолевать различные силы, которые возникают в процессе движения.

То, что конструкция велосипеда несложная, это не значит, что всё так просто. Физические силы, действующие при езде на велосипеде основаны на фундаментальных законах науки. Рассмотрим основные силы, которые действуют при езде на велосипеде.

Силы которые действуют при езде на велосипеде

Внешние силы

1. Сила тяжести (гравитация). Гравитация — одно из четырёх фундаментальных явлений в природе. Объясняется законом Ньютона. Сила, с которой она действует, прямо пропорциональна массе тела велосипедиста. Чем больше вес велосипедиста, тем сильней сила гравитации. Она действует на велосипедиста и компоненты велосипеда перпендикулярно к поверхности земли. Сила её действия возрастает при подъёме на велосипеде в гору и соответственно уменьшается при спуске.

2. Сила сопротивления воздуха. Аэродинамические силы, действующие на велосипедиста в основном складываются из сопротивления воздуха и встречного или бокового ветра. При средней скорости и движении по ровной поверхности аэродинамическое сопротивление является наибольшей силой, которая препятствует движению вперёд. При дальнейшем увеличении скорости, аэродинамическое сопротивление становится подавляющим, и своей величиной намного превосходит все остальные силы, которые препятствуют движению вперёд.

3. Сила сопротивления качению. Сопротивление качению — сила, которая возникает при движении круглого предмета, в данном случае колеса велосипеда по плоской поверхности со скоростью прямолинейного движения. Возникает в основном при деформации колеса, деформации поверхности, по которой двигается колесо или деформации обоих. При езде на велосипеде эта сила возрастает при плохо накачанных колёсах или передвижении например по песку. Также сила сопротивлению качения дополнительно зависит от таких факторов как радиус колеса, скорости движения и типа соприкасающихся поверхностей.

4. Силы, возникающие во время манёвров для балансировки велосипеда. Возникают при изменении направления движения велосипеда или при манипуляциях рулём, чтобы сбалансировать велосипед и удержать равновесие. Определяется центробежной силой. В механике термин центробежная сила используется для объяснения двух понятий — сила инерции и центростремительная сила. Это сложные процессы и разбирать их довольно долго. Все они описаны в учебниках.

Внутренние силы

1. Крутящий момент — это способность с помощью приложенной силы повернуть предмет вокруг своей оси, то есть колесо велосипеда. Сила создаётся ногами велосипедиста, а крутящий момент передаётся от педалей на колесо велосипеда при помощи цепной, карданной, ременной или другой передачи. Регулируется путём подбора передних и задних звёзд в различных вариантах.

2. Другие внутренние силы в основном вызваны трением между подвижными частями велосипеда и вариантами его устройства. Их величина зависит от вида подвески, трансмиссии, механизма рулевого управления и других элементов конструкции.

Также читать на эту тему:

Виды передачи крутящего момента на колесо велосипеда. На велосипеде для того, чтобы передать крутящий момент с цепи на втулку заднего колеса применяют три основные разновидности передачи: Кассетная передача. Фривильная передача. Передача фрикостер.

Переключение передач на велосипеде. Строгих правил нет, каждый выбирает свой вариант, иногда сильно отличающийся от общепринятого. С приобретением опыта езды у каждого велосипедиста вырабатываются свои приоритеты в выборе передач под себя. Для того, чтобы сохранить элементы трансмиссии и продлить срок…

Переключатели скоростей велосипеда. Передний переключатель. Его работа состоит в том, чтобы перебрасывать цепь с одной звезды на другую. Параллелограммный механизм перемещает рамку, через которую проходит цепь. При переключении на другую скорость рамка перемещается и располагается над необходимой звездой…

Накат велосипеда. Существует прямая связь между давлением в камерах и тем, насколько легко едет велосипед. Недостаточно накачанные колёса тормозят велосипед, и наоборот камеры, заполненные воздухом, не превышающим максимальное давление придают легкость движению…

Цепь велосипеда. Изобретение более ста лет назад цепного привода стало одним из революционных шагов в развитии велосипеда. С помощью цепи, появилась возможность передавать усилие от педалей на заднее колесо велосипеда, что позволило уменьшить размер колёс до современных размеров…

Источники:

https://testschool.ru/2017/07/27/kontrolnaya-rabota-po-fizike-kinematika-9-klass/
https://auto.onliner.by/2019/06/08/razbor-131
https://fb.ru/article/421647/dvijenie-vdogonku-formula-reshenie-zadach-na-dvijenie-vdogonku
https://fizi4ka.ru/ogje-2018-po-fizike/impuls-tela-zakon-sohranenija-impulsa.html
https://velomasterclass.ru/fizicheskie-sily-dejstvuyushhie-pri-ezde-na-velosipede/