Відповіді до підручника: Стр.35

Готова відповідь до завдання Стр.35 з ГДЗ Фізика 9 клас Засєкіна.

Фізика, 9 клас · Відповіді до підручника

Текстова відповідь

§ 6. Дізнаємося про імпульс тіла та закон збереження імпульсу

1

Через який час після аварійного гальмування зупиниться автобус, що рухається зі швидкістю 12 м/с, якщо коефіцієнт тертя дорівнює 0,4?

Запишемо модуль прискорення гальмування: a = μg.
Беремо g ≈ 10 м/с².

  1. Обчислюємо прискорення:

a = μg = 0,4 · 10 м/с² = 4 м/с².

  1. Зв’язок між швидкістю і прискоренням при рівносповільненому русі (v = 0 в момент зупинки):

0 = v₀ − a t ⇒ t = v₀ : a.

  1. Обчислюємо час гальмування:

t = 12 м/с : 4 м/с² = 3 с.

Відповідь: автобус зупиниться через 3 с.

2

Тролейбус, маса якого 10 т, рушаючи з місця, на шляху 50 м набирає швидкість 10 м/с. Визнач коефіцієнт опору, якщо сила тяги дорівнює 14 кН.

Дано: m = 10 т = 10000 кг; s = 50 м; v₀ = 0; v = 10 м/с; Fₜ = 14 кН = 14000 Н; g ≈ 10 м/с².

  1. Знайдемо прискорення тролейбуса з кінематики рівноприскореного руху:

v² = v₀² + 2as ⇒ a = (v² − v₀²) : (2s) = 10² : (2 · 50) = 100 : 100 = 1 м/с².

  1. За другим законом Ньютона вздовж руху:

Fₜ − Fопр = ma.

ma = 10000 кг · 1 м/с² = 10000 Н = 10 кН.

Отже,

Fопр = Fₜ − ma = 14 кН − 10 кН = 4 кН = 4000 Н.

  1. Сила опору пов’язана з коефіцієнтом опору (тертя):

Fопр = μ mg ⇒ μ = Fопр : (mg).

mg = 10000 кг · 10 м/с² = 100000 Н.

μ = 4000 Н : 100000 Н = 0,04.

Відповідь: коефіцієнт опору ≈ 0,04.

3

Пружину одним кінцем прикріплено до бруска масою 0,6 кг, який розміщено на гладкому горизонтальному столі. Вільний кінець пружини почали переміщувати прямолінійно вздовж стола з прискоренням 0,2 м/с². Визнач жорсткість пружини, якщо вона розтягнулася на 2 см. Масою пружини знехтувати.

Дано: m = 0,6 кг; a = 0,2 м/с²; x = 2 см = 0,02 м.

На брусок діє сила пружності, що надає йому прискорення:

Fпруж = kx, а за другим законом Ньютона Fпруж = ma.

Отже,

kx = ma ⇒ k = ma : x.

k = (0,6 кг · 0,2 м/с²) : 0,02 м = 0,12 : 0,02 = 6 Н/м.

Відповідь: жорсткість пружини k = 6 Н/м.

4

По горизонтальній дорозі тягнуть за мотузок під кутом 30° вантаж, загальна маса якого 80 кг. Сила натягу 50 Н. Визнач коефіцієнт тертя ковзання, якщо вантаж рухається з прискоренням 0,15 м/с².

Дано: m = 80 кг; T = 50 Н; α = 30°; a = 0,15 м/с²; g ≈ 10 м/с².

  1. Розкладемо силу натягу на складові:

Tₓ = T cosα, Tᵧ = T sinα.

cos30° ≈ 0,866, sin30° = 0,5.

Tₓ ≈ 50 · 0,866 ≈ 43,3 Н; Tᵧ = 50 · 0,5 = 25 Н (угору).

  1. Проєкція сил на вісь y (вертикаль):

N + Tᵧ − mg = 0 ⇒ N = mg − Tᵧ.

N = 80 · 10 − 25 = 800 − 25 = 775 Н.

  1. На вісь x (вздовж руху):

Tₓ − Fтер = ma, де Fтер = μN.

Отже,

Tₓ − μN = ma ⇒ μN = Tₓ − ma ⇒ μ = (Tₓ − ma) : N.

ma = 80 · 0,15 = 12 Н.

μ = (43,3 − 12) Н : 775 Н ≈ 31,3 : 775 ≈ 0,04.

Відповідь: коефіцієнт тертя ковзання μ ≈ 0,04.

5

Виконай завдання за симуляцією 5.1 в е-додатку.

Досліджуй (імпульс: кулі й автомобілі)

Як ти вважаєш, яку кулю легше зупинити: тенісний м’яч, що летить зі швидкістю 5 м/с, чи кулю для боулінгу, що рухається з такою самою швидкістю? Який автомобіль швидше зупиниться: той, що рухається зі швидкістю 20 км/год, чи такий самий, але швидкість якого 100 км/год? Змоделюй подібні ситуації, щоб перевірити свої припущення на практиці.

Легше зупинити тенісний м’яч, бо при однаковій швидкості менша маса означає менший імпульс p = mv і, відповідно, меншу потрібну силу/час гальмування.
Швидше (за менший час і на коротшому шляху) зупиниться автомобіль, що рухається зі швидкістю 20 км/год, оскільки при однаковому гальмівному прискоренні час та шлях зупинки ростуть із початковою швидкістю.
Для моделювання можна штовхати візки або кульки різної маси (і з різною початковою швидкістю) та порівнювати, який із них має більший гальмівний шлях.