Kinematika: Komentovaná a vyřešená cvičení

THE kinematika je to oblast fyziky, která studuje pohyb, avšak bez ohledu na příčiny tohoto pohybu.

V této oblasti studujeme hlavně rovnoměrný přímočarý pohyb, rovnoměrně zrychlený přímočarý pohyb a rovnoměrný kruhový pohyb.

Využijte výhod komentovaných otázek k odstranění všech svých pochybností o tomto obsahu.

Vyřešená cvičení

Otázka 1

(IFPR - 2018) Vozidlo jede rychlostí 108 km / h po dálnici, kde je maximální povolená rychlost 110 km / h. Klepnutím na mobilní telefon řidiče bezohledně přesměruje svou pozornost na telefon na 4 s. Vzdálenost ujetá vozidlem během 4 s, během nichž se pohybovalo bez pozornosti řidiče, vm, se rovnala:

a) 132.
b) 146.
c) 168.
d) 120.

Viz odpověď

Správná alternativa: d) 120

Vzhledem k tomu, že rychlost vozidla zůstala během 4 s konstantní, použijeme hodinovou rovnici jednotného pohybu, tj.:

y = y₀ + v.t.

Před nahrazením hodnot musíme transformovat jednotku rychlosti z km / h na m / s. Chcete-li to provést, stačí vydělit 3,6:

v = 108: 3,6 = 30 m / s

Nahrazením hodnot zjistíme:

y - y₀ = 30. 4 = 120 m

Další informace najdete také: Jednotný pohyb

otázka 2

(PUC / SP - 2018) Prostřednictvím redukční rukavice z PVC, která bude součástí potrubí, projde za minutu 180 litrů vody. Vnitřní průměry tohoto pouzdra jsou 100 mm pro přívod vody a 60 mm pro odtok vody.

Určete vm / s přibližnou rychlost, při které voda opouští tuto rukavici.

a) 0,8
b) 1.1
c) 1.8
d) 4.1

Viz odpověď

Správná alternativa: b) 1.1

Můžeme vypočítat průtok v potrubí dělením objemu kapaliny časem. Musíme však převést jednotky do mezinárodního systému měření.

Budeme tedy muset převádět minuty na sekundy a litry na metry krychlové. K tomu použijeme následující vztahy:

• 1 minuta = 60 s
• 1 l = 1 dm³ = 0,001 m³⇒ 180 l = 0,18 m³

Nyní můžeme vypočítat průtok (Z):

Chcete-li zjistit hodnotu rychlosti opouštějící vody, využijme skutečnost, že průtok se rovná ploše potrubí vynásobené rychlostí, tj.:

Z = A. proti

Abychom provedli tento výpočet, musíme nejprve znát hodnotu oblasti výstupu a k tomu použijeme vzorec pro oblast kruhu:

A = π. R²

Víme, že výstupní průměr je roven 60 mm, takže poloměr bude roven 30 mm = 0,03 m. Vzhledem k přibližné hodnotě π = 3,1 a dosazením těchto hodnot máme:

A = 3,1. (0,03)² = 0,00279 m²

Nyní můžeme najít hodnotu rychlosti dosazením hodnoty toku a plochy:

Další informace najdete také: Fyzikální vzorce

otázka 3

(PUC / RJ - 2017) Ze země je míč vypuštěn svisle rychlostí v a dosahuje maximální výšky h. Pokud je rychlost hodu zvýšena o 3v, nová maximální konečná výška dosažená míčem bude: (Zanedbání odporu vzduchu)

a) 2 hodiny
b) 4h
c) 8 hodin ráno
d) 9:00
e) 16 hodin

Viz odpověď

Správná alternativa: e) 16h

Výšku dosaženou koulí lze vypočítat pomocí Torricelliho rovnice, tj .:

proti² = v₀² - 2.g.h

Zrychlení v důsledku gravitace je negativní, protože koule stoupá. Rovněž rychlost, když míč dosáhne své maximální výšky, se rovná nule.

V první situaci tedy bude hodnota h nalezena provedením:

Ve druhé situaci byla rychlost zvýšena o 3v, to znamená, že rychlost spuštění byla změněna na:

proti₂ = v + 3v = 4v

Ve druhé situaci tedy bude výška dosažená míčem:

Alternativa: e) 16h

Další informace najdete také: Rovnoměrně variabilní přímočarý pohyb

otázka 4

(UECE - 2016 - 2. fáze) Vezměme si kámen ve volném pádu a dítě na kolotoči, který se otáčí konstantní úhlovou rychlostí. O pohybu kamene a dítěte je správné to konstatovat

a) zrychlení kamene se mění a dítě se otáčí s nulovým zrychlením.
b) kámen padá s nulovým zrychlením a dítě se otáčí s konstantním zrychlením.
c) zrychlení v obou je nulové.
d) obě podstoupí zrychlení s konstantním modulem.

Viz odpověď

Správná alternativa: d) oba podstoupí konstantní akcelerace modulo.

Rychlost i zrychlení jsou vektorové veličiny, to znamená, že jsou charakterizovány velikostí, směrem a směrem.

Aby množství tohoto typu prošlo variací, je nutné, aby alespoň jeden z těchto atributů prošel změnami.

Když je těleso ve volném pádu, jeho modul rychlosti se mění rovnoměrně s konstantním zrychlením rovným 9,8 m / s² (gravitační zrychlení).

V karuselu je modul rychlosti konstantní, jeho směr se však mění. V tomto případě bude mít tělo konstantní zrychlení a směřuje do středu kruhové dráhy (dostředivě).

Podívejte se taky: Cvičení na jednotný kruhový pohyb

otázka 5

(UFLA - 2016) Kámen byl svržen svisle nahoru. Jak roste,
a) rychlost klesá a akcelerace klesá
b) rychlost klesá a zrychlení se zvyšuje
c) rychlost je konstantní a zrychlení klesá
d) rychlost klesá a zrychlení je konstantní

Viz odpověď

Správná alternativa: d) rychlost klesá a zrychlení je konstantní

Když je těleso vypuštěno svisle nahoru, blízko povrchu Země, trpí působením gravitační síly.

Tato síla vám dává konstantní zrychlení modulu rovné 9,8 m / s², svislý směr a směr dolů. Tímto způsobem se rychlostní modul zmenšuje, dokud nedosáhne hodnoty rovné nule.

otázka 6

(UFLA - 2016) Zmenšený obrázek ukazuje vektory posunutí mravence, který po opuštění bodu I dosáhl bodu F po 3 minutách a 20 s. Modul vektoru střední rychlosti pohybu mravence v této dráze byl:

a) 0,15 cm / s
b) 0,25 cm / s
c) 0,30 cm / s
d) 0,50 cm / s

Viz odpověď

Správná alternativa: b) 0,25 cm / s

Modul vektoru střední rychlosti se zjistí výpočtem poměru mezi modulem vektoru posunutí a časem.

Abychom našli vektor posunutí, musíme spojit počáteční bod s koncovým bodem trajektorie mravence, jak je znázorněno na obrázku níže:

Všimněte si, že jeho modul lze najít provedením Pythagorovy věty, protože délka vektoru se rovná přeponě uvedeného trojúhelníku.

Než zjistíme rychlost, musíme změnit čas z minut na sekundy. S 1 minutou rovnou 60 sekundám máme:

t = 3. 60 + 20 = 180 + 20 = 200 s

Nyní můžeme modul rychlosti najít takto:

Podívejte se taky: kinematika

otázka 7

(IFMG - 2016) Kvůli vážné nehodě, ke které došlo v přehradě hlušiny rud, napadla první vlna těchto hlušin rychlejší hydrografickou pánev. Odhad velikosti této vlny je 20 km dlouhý. Městský úsek této hydrografické pánve je dlouhý asi 25 km. Za předpokladu, že v tomto případě bude průměrná rychlost, kterou vlna prochází říčním kanálem, 0,25 m / s, je celková doba průchodu vlny městem, počítaná od příchodu vlny v městském úseku, je v:

a) 10 hodin
b) 50 hodin
c) 80 hodin
d) 20 hodin

Viz odpověď

Správná alternativa: b) 50 hodin

Vzdálenost, kterou vlna pokrývá, se bude rovnat 45 km, tj. Míra jejího prodloužení (20 km) plus prodloužení města (25 km).

Abychom zjistili celkovou dobu průchodu, použijeme vzorec pro průměrnou rychlost, jako je tento:

Před nahrazením hodnot však musíme transformovat jednotku rychlosti na km / h, takže výsledek nalezený pro čas bude v hodinách, jak je uvedeno v možnostech.

Provedení této transformace máme:

proti_m = 0,25. 3,6 = 0,9 km / h

Dosazením hodnot ve vzorci průměrné rychlosti zjistíme:

otázka 8

(UFLA - 2015) Blesk je složitý přírodní fenomén, jehož mnoho aspektů je stále neznámých. Jeden z těchto aspektů, sotva viditelný, nastává na začátku šíření výboje. Výboj z mraku do země začíná procesem ionizace vzduchu ze základny mraku a šíří se ve fázích nazývaných po sobě jdoucí kroky. Vysokorychlostní kamera za sekundu identifikovala 8 kroků, každý po 50 m, pro konkrétní vybití, se záznamy 5,0 x 10 časových intervalů^-4 sekund na krok. Průměrná rychlost šíření výboje, v tomto počátečním stádiu nazývaném stupňovitý vůdce, je
a) 1,0 x 10^-4 slečna
b) 1,0 x 10⁵ slečna
c) 8,0 x 10⁵ slečna
d) 8,0 x 10^-4 slečna

Viz odpověď

Správná alternativa: b) 1,0 x 10⁵ slečna

Průměrnou rychlost šíření zjistíte takto:

Chcete-li zjistit hodnotu Δs, stačí vynásobit 8 o 50 m, protože existuje 8 kroků po 50 m. Tím pádem:

Δs = 50. 8 = 400 m.

Protože interval mezi jednotlivými kroky je 5,0. 10^-4 s, u 8 kroků se čas bude rovnat:

t = 8. 5,0. 10^-4 = 40. 10^-4 = 4. 10^-3 s

Mohlo by vás také zajímat:

• Torricelliho rovnice
• kinematické vzorce
• rovnoměrný pohyb
• Jednotný obdélníkový pohyb
• Jednotný pohyb - cvičení
• Průměrná rychlostní cvičení