Kinemaatika: kommenteeritud ja lahendatud harjutused

THE kinemaatika füüsika valdkond uurib liikumist, arvestamata siiski selle liikumise põhjuseid.

Selles valdkonnas uurime peamiselt ühtlast sirgjoonelist liikumist, ühtlaselt kiirendatud sirgjoonelist liikumist ja ühtlast ümmargust liikumist.

Kasutage kommenteeritud küsimusi ära, et kustutada kõik kahtlused selle sisu suhtes.

Lahendatud harjutused

küsimus 1

(IFPR - 2018) Sõiduk liigub maanteel kiirusega 108 km / h, kus suurim lubatud kiirus on 110 km / h. Koputades juhi mobiiltelefoni, suunab ta hoolimatult oma tähelepanu telefonile üle 4 sekundi. Sõiduki läbitud vahemaa 4 sekundi jooksul, mille jooksul see liikus ilma juhi tähelepanuta, meetrites oli võrdne järgmisega:

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

Vt vastus

Õige alternatiiv: d) 120

Arvestades, et sõiduki kiirus püsis nelja sekundi jooksul konstantsena, kasutame ühtlase liikumise tunni võrrandit, see tähendab:

y = y₀ + v.t.

Enne väärtuste asendamist peame muutma kiiruse ühiku km / h väärtusest m / s. Selleks jagage lihtsalt 3,6-ga:

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

Väärtuste asendamisel leiame:

y - y₀ = 30. 4 = 120 m

Lisateabe saamiseks vaadake ka: Ühtne liikumine

2. küsimus

(PUC / SP - 2018) Toru osaks oleva PVC-reduktori kaudu läbib minutis 180 liitrit vett. Selle hülsi sisediameetrid on 100 mm vee sisselaskeava ja 60 mm vee väljalaskeava jaoks.

Määrake m / s juures ligikaudne kiirus, mille juures vesi sellest kindast lahkub.

a) 0,8
b) 1.1
c) 1,8
d) 4.1

Vt vastus

Õige alternatiiv: b) 1.1

Gaasijuhtme voolu saame arvutada, jagades vedeliku mahu ajaga. Kuid me peame ühikud viima rahvusvahelisse mõõtesüsteemi.

Seega peame muutma minutid sekunditeks ja liitrid kuupmeetriteks. Selleks kasutame järgmisi seoseid:

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

Nüüd saame arvutada voo (Z):

Lahkuva vee kiiruse väärtuse leidmiseks kasutame asjaolu, et vool on võrdne toru pindalaga, mis on korrutatud kiirusega, see tähendab:

Z = A. v

Selle arvutuse tegemiseks peame kõigepealt teadma väljundpinna väärtust ja selleks kasutame ringi pindala valemit:

A = π. R²

Me teame, et väljundläbimõõt on võrdne 60 mm, seega on raadius 30 mm = 0,03 m. Arvestades ligikaudset väärtust π = 3,1 ja asendades need väärtused, on meil:

A = 3,1. (0,03)² = 0,00279 m²

Nüüd võime leida kiiruse väärtuse, asendades voolu ja pindala väärtuse:

Lisateabe saamiseks vaadake ka: Füüsika valemid

3. küsimus

(PUC / RJ - 2017) Maast lastakse pall vertikaalselt kiirusega v ja saavutab maksimaalse kõrguse h. Kui viskekiirust suurendatakse 3v võrra, on uus suurim palli saavutatud lõplik kõrgus: (jätke õhutakistus tähelepanuta)

a) 2 tundi
b) 4 tundi
c) 8 hommikul
d) 9 hommikul
e) 16h

Vt vastus

Õige alternatiiv: e) 16h

Palli saavutatud kõrguse saab arvutada Torricelli võrrandi abil, st:

v² = v₀² - 2.g.h

Gravitatsioonist tingitud kiirendus on palli tõustes negatiivne. Samuti on palli maksimaalse kõrguse saavutamise kiirus võrdne nulliga.

Seega leitakse esimeses olukorras h väärtus, tehes järgmist:

Teises olukorras suurendati kiirust 3v võrra, st stardikiirus muudeti järgmiseks:

v₂ = v + 3v = 4v

Seega on teises olukorras palli saavutatud kõrgus:

Alternatiiv: e) 16h

Lisateabe saamiseks vaadake ka: Ühtlaselt mitmekesine sirgjooneline liikumine

4. küsimus

(UECE - 2016 - 2. faas) Mõelgem vabalangemises olevale kivile ja püsiva nurkkiirusega pöörleva lapse karussellile. Kivi ja lapse liikumise kohta on õige seda väita

a) kivi kiirendus varieerub ja laps pöörleb nullkiirendusega.
b) kivi kukub nullkiirendusega ja laps pöörleb pideva kiirendusega.
c) kiirendus mõlemas on null.
d) mõlemad läbivad konstantsed moodulkiirendused.

Vt vastus

Õige alternatiiv: d) mõlemad läbivad konstantsed moodulkiirendused.

Nii kiirus kui ka kiirendus on vektorsuurused, see tähendab, et neid iseloomustab suurus, suund ja suund.

Selleks, et seda tüüpi kogus muutuks, on vajalik, et vähemalt üks neist atribuutidest muutuks.

Kui keha on vabalanguses, varieerub selle kiirusmoodul ühtlaselt, pideva kiirendusega 9,8 m / s² (raskuskiirendus).

Karussellis on kiirusemoodul konstantne, kuid selle suund on erinev. Sellisel juhul on keha pidev kiirendus ja see osutab ringtee keskele (tsentripetaal).

Vaadake ka: Harjutused ühtse ringliikumise kohta

5. küsimus

(UFLA - 2016) Kivi visati vertikaalselt ülespoole. Selle tõustes on
a) kiirus väheneb ja kiirendus väheneb
b) kiirus väheneb ja kiirendus suureneb
c) kiirus on konstantne ja kiirendus väheneb
d) kiirus väheneb ja kiirendus on konstantne

Vt vastus

Õige alternatiiv: d) kiirus väheneb ja kiirendus on pidev

Kui keha lastakse vertikaalselt ülespoole, maapinna lähedale, kannatab see gravitatsioonijõu mõju all.

See jõud annab mooduli pideva kiirenduse, mis on võrdne 9,8 m / s², vertikaalne ja allapoole suunatud suund. Sel viisil väheneb kiirusmoodul, kuni see saavutab nulliga võrdse väärtuse.

küsimus 6

(UFLA - 2016) Skaalatud joonisel on kujutatud sipelga nihkevektoreid, mis punktist I lahkudes jõudsid punkti F peale 3 min ja 20 s. Selle sipelga liikumise keskmise kiirusvektori moodul oli:

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

Vt vastus

Õige alternatiiv: b) 0,25 cm / s

Keskmise kiirusvektori moodul leitakse nihkevektori mooduli ja aja vahelise suhte arvutamise teel.

Nihkevektori leidmiseks peame ühendama alguspunkti sipelga trajektoori lõpp-punktiga, nagu on näidatud alloleval pildil:

Pange tähele, et selle mooduli saab leida Pythagorase teoreemi tehes, kuna vektori pikkus on võrdne näidatud kolmnurga hüpotenuusiga.

Enne kiiruse leidmist peame muutma aja minutitest sekunditeks. Kuna 1 minut on võrdne 60 sekundiga, on meil:

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

Nüüd võime kiirusmooduli leida järgmiselt:

Vaadake ka: kinemaatika

7. küsimus

(IFMG - 2016) Maagipurustammis toimunud tõsise õnnetuse tõttu tungis nende jäätmete esimene laine kiiremini hüdrograafilisse basseini. Selle laine suuruse hinnanguline pikkus on 20 km. Selle hüdrograafilise basseini linnalõik on umbes 25 km pikk. Eeldades, et keskmine kiirus, millega laine läbib jõekanalit, on 0,25 m / s, on kogu laine linna läbimise aeg, arvestatuna laine saabumisest linnalõigule, on asukohas:

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

Vt vastus

Õige alternatiiv: b) 50 tundi

Lainega läbitav vahemaa võrdub 45 km, see tähendab selle pikenduse mõõt (20 km) pluss linna pikendus (25 km).

Kogu läbimisaja leidmiseks kasutame keskmise kiiruse valemit järgmiselt:

Kuid enne väärtuste asendamist peame kiirusühiku teisendama km / h-ni, seega on selle aja jooksul leitud tulemus tundides, nagu valikud näitavad.

Selle ümberkujundamise abil oleme:

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

Asendades väärtused keskmise kiiruse valemis, leiame:

8. küsimus

(UFLA - 2015) Välk on keeruline loodusnähtus, mille paljud aspektid on seni teadmata. Üks neist vaevu nähtavatest aspektidest esineb tühjenemise leviku alguses. Pilvest väljavool maapinnale algab õhu ioniseerimisprotsessist pilve alusest ja levib järk-järgult, mida nimetatakse järjestikusteks sammudeks. Kiire kaadrisekundis kaamera tuvastas konkreetse tühjendamise jaoks 8 sammu, kumbki 50 m, ajaintervalliga 5,0 x 10^-4 sekundit sammu kohta. Keskmine voolu kiirus, selles algstaadiumis, mida nimetatakse astmeliseks juhiks, on
a) 1,0 x 10^-4 Prl
b) 1,0 x 10⁵ Prl
c) 8,0 x 10⁵ Prl
d) 8,0 x 10^-4 Prl

Vt vastus

Õige alternatiiv: b) 1,0 x 10⁵ Prl

Keskmine levimiskiirus leitakse järgmiselt:

Δs väärtuse leidmiseks korrutage lihtsalt 8 50 m-ga, kuna seal on 8 sammu, millest igaüks on 50 m. Seega:

Δs = 50. 8 = 400 m.

Kuna iga sammu vahe on 5,0. 10^-4 s, kaheksa sammu jaoks on aeg võrdne järgmisega:

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

Samuti võite olla huvitatud:

• Torricelli võrrand
• kinemaatika valemid
• ühtlaselt mitmekesine liikumine
• Ühtne sirgjooneline liikumine
• Ühtne liikumine - harjutused
• Keskmise kiirusega harjutused