1. Ikan dalam bahaya. Berenang dengan kecepatan V melewati karang besar, seekor ikan kecil merasakan bahaya dan mulai bergerak dengan percepatan konstan (dalam modulus dan arah) a = 2 m/s 2 . Setelah waktu t = 5 s setelah start gerakan dipercepat kecepatannya ternyata diarahkan pada sudut 90 ke arah gerak awal dan dua kali kecepatan awal. Tentukan modul kecepatan awal V, saat ikan berenang melewati karang.

Solusi 1: Mari kita gunakan persamaan vektor

V con \u003d V + a * t. Mempertimbangkan bahwa Vcon = 2V dan

V con V, dapat direpresentasikan sebagai segitiga vektor kecepatan. Dengan menggunakan teorema Pythagoras, kita menemukan jawabannya: V = pada= 4,5 m/s.

Selesaikan solusi yang benar

Segitiga kecepatan dibangun

Menggunakan teorema Pythagoras, jawabannya ditemukan

Jika masalah diselesaikan secara analitik, 5 poin pertama diberikan untuk sistem persamaan tertulis (ketergantungan proyeksi kecepatan pada waktu)

Jawaban yang benar diterima

2. Dua bola identik, massa

masing-masing, dibebankan tanda yang sama, dihubungkan oleh seutas benang dan digantung dari langit-langit (Gbr.). Berapa muatan yang harus dimiliki setiap bola agar tegangan benang sama? Jarak antara pusat bola

. Berapakah tegangan masing-masing benang?

Koefisien proporsionalitas dalam hukum Coulomb k \u003d 9 10 9 Nm 2 /C 2.

Solusi 2:

Gambar tersebut menunjukkan gaya yang bekerja pada kedua benda. Dari situ jelas bahwa

Mengingat bahwa

Temukan

Kl.

Kebenaran (kekeliruan) keputusan

Selesaikan solusi yang benar

Keputusan yang tepat. Ada beberapa kekurangan kecil yang tidak mempengaruhi solusi keseluruhan.

Membuat gambar dengan kekuatan aktif, hukum 2 Newton ditulis untuk 1 dan 2 benda.

Jawaban yang benar diterima

Ada persamaan terpisah yang terkait dengan esensi masalah jika tidak ada solusi (atau jika ada solusi yang salah).

Solusinya salah atau hilang.

Tugas 3.

Kalorimeter berisi air dengan massa m dalam = 0,16 kg dan suhu t dalam = 30 o C. Secara berurutan,

untuk mendinginkan air, es bermassa ml = 80 g dipindahkan dari lemari es ke dalam gelas.

lemari es mempertahankan suhu t l \u003d -12 o C. Tentukan suhu akhir dalam

kalorimeter. Kapasitas panas spesifik air C dalam \u003d 4200 J / (kg * o C), panas spesifik Es

Cl \u003d 2100 J / (kg * o C), panas spesifik pencairan es = 334 kJ/kg.

Solusi 3:

Karena tidak jelas apa isi akhir kalorimeter (akankah semua es mencair?)

Mari kita selesaikan masalah dalam angka.

Jumlah panas yang dilepaskan saat mendinginkan air: Q 1 \u003d 4200 * 0,16 * 30 J \u003d 20160

Jumlah panas yang diserap ketika es dipanaskan: Q 2 \u003d 2100 * 0,08 * 12 J \u003d 2016

Jumlah panas yang diserap selama pencairan es: Q 3 \u003d 334000 * 0,08 J \u003d 26720 J.

Dapat dilihat bahwa jumlah kalor Q 1 tidak cukup untuk mencairkan semua es

(Pertanyaan 1< Q 2 + Q 3). Это означает, что в конце процесса в сосуде будут находится и лёд, и вода, а

suhu campuran akan sama dengan t = 0 o C.

Kebenaran (kekeliruan) keputusan

Selesaikan solusi yang benar

Keputusan yang tepat. Ada beberapa kekurangan kecil yang tidak mempengaruhi solusi keseluruhan.

Solusi secara keseluruhan benar, namun mengandung kesalahan yang signifikan (bukan fisik, tetapi matematis).

Sebuah formula ditulis untuk menghitung jumlah panas untuk 1, 2 dan 3 proses (2 poin untuk setiap formula)

Jawaban yang benar diterima

Ada pemahaman fisika dari fenomena tersebut, tetapi salah satu persamaan yang diperlukan untuk pemecahan belum ditemukan, akibatnya sistem persamaan yang dihasilkan tidak lengkap dan tidak mungkin untuk menemukan solusi.

Ada persamaan terpisah yang terkait dengan esensi masalah jika tidak ada solusi (atau jika ada solusi yang salah).

Solusinya salah atau hilang.

Tugas 4

Eksperimen mengumpulkan sirkuit listrik terdiri dari baterai yang berbeda dengan

resistansi internal yang dapat diabaikan dan peleburan identik

sekering, dan gambar diagramnya (sekering dalam diagram ditunjukkan dengan warna hitam)

persegi panjang). Pada saat yang sama, ia lupa menunjukkan bagian EMF baterai pada gambar. Namun

uh

eksperimenter ingat bahwa pada hari itu selama eksperimen semua sekering tetap ada

utuh. Ambil nilai EMF yang tidak diketahui.

Solusi 4:

Jika, saat melewati sirkuit tertutup apa pun jumlah aljabar EMF adalah

tidak akan nol, maka arus yang sangat besar akan muncul di sirkuit ini (karena kecilnya

resistensi internal baterai) dan sekering akan putus. Karena ini bukan

terjadi, kita dapat menulis persamaan berikut:

E1 - E2 - E4 = 0, dimana E4 = 4 V,

E3 + E5 - E4 = 0, dimana E5 = 1 V,

E5 + E2 - E6 = 0, maka E6 = 6 V.

Kebenaran (kekeliruan) keputusan

Selesaikan solusi yang benar

Keputusan yang tepat. Ada beberapa kekurangan kecil yang tidak mempengaruhi solusi keseluruhan.

Idenya dirumuskan bahwa jumlah EMF sama dengan nol ketika melewati sirkuit apa pun

Nilai yang ditemukan dengan benar dari tiga EMF yang tidak diketahui - masing-masing 2 poin

Ada pemahaman fisika dari fenomena tersebut, tetapi salah satu persamaan yang diperlukan untuk pemecahan belum ditemukan, akibatnya sistem persamaan yang dihasilkan tidak lengkap dan tidak mungkin untuk menemukan solusi.

Ada persamaan terpisah yang terkait dengan esensi masalah jika tidak ada solusi (atau jika ada solusi yang salah).

Solusinya salah atau hilang.

Sebuah batang kecil melalui sistem balok dihubungkan oleh benang yang tidak dapat diperpanjang dengan kereta panjang yang dapat menggelinding pada permukaan horizontal. Bar ditempatkan pada troli dan digerakkan dengan kecepatan tetap= 2 m/s, diarahkan secara horizontal sepanjang gerobak (lihat Gambar 1.1).

Berapa kecepatan relatif terhadap batang yang dimiliki kereta pada saat sudut antara ulir miring dan cakrawala adalah = 60°? Pertimbangkan bahwa pada saat yang ditunjukkan kereta belum mencapai dinding tempat balok dipasang.

Kemungkinan Solusi

Karena tidak dapat diperpanjangnya benang, proyeksi kecepatan titik A tali pada arah AB sama dengan proyeksi kecepatan titik D tali pada arah DC, yaitu cosα = u , di mana u adalah kecepatan troli relatif terhadap tanah. Kecepatan troli relatif terhadap batang adalah: rel. = u+ = (1+cosα) = 3 m/s.

Menjawab: v rel. = 3 m/s.

Kriteria evaluasi

Tugas 2

Es yang terapung dengan peluru yang membeku di dalamnya tergantung pada seutas benang dan sebagian terendam air, yang berada di kaca silinder berdinding tipis yang berdiri di atas meja. Es tidak menyentuh dinding dan bagian bawah kaca. Luas alas gelas S = 100 cm2. Gaya tarik benang adalah F = 1 N. Berapakah perubahan ketinggian air dalam gelas setelah es mencair? Apakah akan naik atau turun? Peluru memiliki massa m = 10 g dan massa jenis = 10.000 kg/m 3 . Kepadatan air 0 \u003d 1000 kg / m 3

Kemungkinan Solusi

Pertimbangkan gaya eksternal yang bekerja pada isi gelas, di mana kita memasukkan air, es, dan peluru. Gravitasi dikompensasi oleh dua ke atas kekuatan luar- gaya F dan gaya tekan dari bawah. Yang terakhir, menurut hukum ketiga Newton, sama dalam nilai absolut dengan gaya tekanan di bagian bawah dari sisi cairan. Dari keadaan setimbang isi gelas pada keadaan awal, maka :

F + S∙ρ 0 g∙h 1 = m mengandung g,

dimana h 1 adalah tinggi muka air pada keadaan awal.

Setelah es mencair, massa isinya dipertahankan, tetapi levelnya berubah
air dalam gelas dan karenanya tekanan air di dekat bagian bawah. Selain itu, gaya F berhenti bekerja, tetapi ke bawah dengan gaya

peluru mulai mengenai. Kondisi kesetimbangan baru untuk isi gelas memiliki bentuk:

S∙ρ 0 g∙h2 + N = m yang mengandung g,

di mana h 2 adalah ketinggian permukaan air pada keadaan akhir.

Dengan mengurangkan persamaan kedua dari persamaan pertama, kita memperoleh ekspresi untuk mengubah ketinggian air dalam gelas:

Karena nilai ini positif, levelnya akan naik.

Kriteria evaluasi

Total tidak lagi 10 poin untuk tugas!

Tugas 3

Sebuah bola kecil bermassa m, digantungkan pada seutas benang ringan yang tidak dapat diperpanjang dari langit-langit sebuah ruangan, dilepaskan tanpa kecepatan awal dari keadaan di mana benang itu horizontal. Cari kerja yang dilakukan oleh tegangan pada bola saat bergerak dari atas ke bawah. Berikan jawaban untuk kerangka acuan yang berhubungan dengan ruangan, dan untuk kerangka acuan yang bergerak mendatar relatif terhadap ruangan pada bidang gambar dengan kecepatan tetap V. Panjang utas adalah L. Kerangka acuan yang terkait dengan ruangan dapat dianggap inersia.

Kemungkinan Solusi

Dalam kerangka acuan yang terkait dengan ruangan, gaya tarik benang pada setiap momen gerak diarahkan tegak lurus terhadap kecepatan bola, oleh karena itu, usahanya adalah nol.

Hukum kekekalan energi mekanik untuk bola memiliki bentuk:

m∙g∙L = m∙u 2 /2,

di mana Anda dapat menemukan kecepatan bola di posisi bawah:

Dalam kerangka acuan yang bergerak kecepatan awal bola adalah modulo V, dan
modulus kecepatan akhir bola adalah |V – u|. Kemudian dari teorema pada energi kinetik untuk sebuah bola:

Dari sini kita peroleh bahwa kerja gaya tarik benang sama dengan:

Karena dalam kerangka acuan yang bergerak setiap saat sudut antara vektor kecepatan bola dan gaya tarik adalah tumpul, kerja gaya ini adalah negatif.

Kriteria evaluasi

Tugas 4

Sebuah papan bermassa m 1 = 2 kg terletak di atas meja, dan sebuah balok bermassa m 2 = 1 kg terletak di atas papan. Seutas benang tipis diikatkan ke batang, ujung kedua dilemparkan ke atas balok ideal yang dipasang di tepi papan. Koefisien gesekan antara papan dan meja dan antara batang dan papan adalah sama dan sama dengan = 0,1. Bagian utas antara batang dan balok adalah horizontal. Dengan modulus percepatan berapa batang dan papan mulai bergerak jika gaya ke bawah F = 5 N diterapkan pada bagian vertikal ulir? Percepatan jatuh bebas dapat dianggap sama dengan g \u003d 10 m / s 2.

Kemungkinan Solusi

Tiga gaya bekerja pada papan dalam arah horizontal: gaya tegangan ulir yang diarahkan ke kanan dan gaya gesekan yang diarahkan ke kiri dari sisi lantai dan batang. Komponen horizontal gaya tegangan ulir yang bekerja pada papan di sebelah kanan adalah nilai absolut 5 N. Ini lebih besar dari jumlah modul dari gaya gesekan maksimum yang mungkin bekerja pada papan:

[(m 1 + m 2)∙g + F] + m 2 + m 2 g = 4,5 H

Oleh karena itu, papan akan meluncur melintasi lantai ke kanan. Pada saat yang sama, jelas bahwa
balok akan meluncur di sepanjang papan ke kiri. Dari hukum kedua Newton,
ditulis untuk papan dan untuk bilah, kami menemukan modul akselerasinya:

Kriteria evaluasi

Tugas 5

Sirkuit listrik adalah wire mesh yang terdiri dari link yang memiliki hambatan yang sama. R. Satu tautan diganti dengan voltmeter, yang hambatannya juga sama dengan R. Sumber tegangan terhubung ke jaringan U 0 = 20 V seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.1. Cari pembacaan voltmeter.

Kemungkinan Solusi

Mari kita gambarkan secara skematis arus yang mengalir di tautan kisi, dengan mempertimbangkan simetrinya dan hukum Ohm untuk bagian rangkaian. Menurut hukum ini, kekuatan arus dalam tautan paralel di bawah tegangan yang sama berbanding terbalik dengan resistansi tautan ini. Saat menggambarkan arus, kita juga harus mempertimbangkan hukum kekekalan muatan listrik untuk node grid, jumlah arus yang mengalir ke node harus sama dengan jumlah arus yang mengalir keluar dari node. Selain itu, perhatikan bahwa, karena simetri rangkaian, arus tidak mengalir melalui konduktor vertikal tengah.

Jika arus mengalir melalui tautan atas dengan gaya Saya, maka arus mengalir melalui penghantar horizontal tengah dengan gaya 2 Saya(karena arus Saya mengalir melalui tautan dengan resistansi umum 4 R, dan arus 2 Saya- melalui tautan dengan perlawanan bersama 2 R). kekuatan saat ini 3 Saya mengalir melalui rangkaian dengan hambatan yang sama 10 R/3 - bagian ini mencakup semua elemen, kecuali dua tautan horizontal bawah. Ini berarti bahwa melalui dua tautan horizontal bawah dengan hambatan total 2 R arus mengalir dengan gaya 5 Saya. Tegangan di dua tautan yang lebih rendah ini adalah kamu 0 = IR. Untuk voltmeter, Anda dapat menulis: U v = 3∙ Saya∙ R. Dari sini

U v =3∙ kamu 0 / 10 = 6 V.

Menjawab : U v = 6 V

Kriteria evaluasi

Saat menyelesaikan dengan membangun rangkaian ekivalen:

• Poin untuk setiap tindakan yang benar menjumlahkan.
• Pada kesalahan aritmatika(termasuk kesalahan dalam konversi satuan pengukuran) skor dikurangi 1 poin.
• Maksimum untuk 1 tugas - 10 poin.
• Total untuk pekerjaan - 50 poin.