Кинематика: упражнения с комментариями и решением.

THE кинематика это область физики, которая изучает движение, однако не рассматривает причины этого движения.

В этой области мы изучаем в основном равномерное прямолинейное движение, равноускоренное прямолинейное движение и равномерное круговое движение.

Воспользуйтесь прокомментированными вопросами, чтобы развеять все ваши сомнения по поводу этого содержания.

Решенные упражнения

Вопрос 1

(IFPR - 2018) Транспортное средство движется по шоссе со скоростью 108 км / ч, максимальная разрешенная скорость составляет 110 км / ч. Нажимая на сотовый телефон водителя, он опрометчиво отвлекается на телефон в течение 4 секунд. Расстояние, пройденное транспортным средством за 4 с, в течение которых оно двигалось без внимания водителя, в м было равно:

а) 132.
б) 146.
в) 168.
г) 120.

См. Ответ

Правильная альтернатива: г) 120

Учитывая, что скорость автомобиля оставалась постоянной в течение 4 секунд, мы будем использовать почасовое уравнение равномерного движения, а именно:

у = у₀ + v.t

Перед заменой значений нам нужно преобразовать единицу скорости с км / ч в м / с. Для этого просто разделите на 3,6:

v = 108: 3,6 = 30 м / с

Заменяя значения, находим:

у - у₀ = 30. 4 = 120 м

Чтобы узнать больше, см. Также: Равномерное движение

вопрос 2

(PUC / SP - 2018) Через перчатку, уменьшающую количество ПВХ, которая будет частью трубы, будет проходить 180 литров воды в минуту. Внутренний диаметр этой втулки составляет 100 мм для входа воды и 60 мм для выхода воды.

Определите в м / с приблизительную скорость, с которой вода покидает перчатку.

а) 0,8
б) 1.1
в) 1,8
г) 4.1

См. Ответ

Правильная альтернатива: б) 1.1

Мы можем рассчитать расход в трубопроводе, разделив объем жидкости на время. Однако мы должны перевести единицы измерения в международную систему измерений.

Таким образом, нам придется перевести минуты в секунды и литры в кубические метры. Для этого воспользуемся следующими отношениями:

• 1 минута = 60 с
• 1 л = 1 дм³ = 0,001 м³⇒ 180 л = 0,18 м³

Теперь мы можем вычислить поток (Z):

Чтобы найти значение скорости выходящей воды, воспользуемся тем фактом, что поток равен площади трубы, умноженной на скорость, то есть:

Z = A. v

Чтобы выполнить этот расчет, нам сначала нужно знать значение выходной площади, и для этого мы будем использовать формулу для площади круга:

А = π. р²

Мы знаем, что выходной диаметр равен 60 мм, поэтому радиус будет 30 мм = 0,03 м. Учитывая приблизительное значение π = 3,1 и подставляя эти значения, имеем:

А = 3,1. (0,03)² = 0,00279 м²

Теперь мы можем найти значение скорости, подставив значение расхода и площади:

Чтобы узнать больше, см. Также: Физические формулы

вопрос 3

(PUC / RJ - 2017) С земли мяч запускается вертикально со скоростью v и достигает максимальной высоты h. Если скорость броска увеличивается на 3v, новая максимальная конечная высота, достигаемая мячом, будет: (Пренебрегая сопротивлением воздуха)

а) 2ч
б) 4ч
в) 8 утра
г) 9 утра
д) 16ч

См. Ответ

Правильная альтернатива: д) 16ч.

Высота, достигаемая мячом, может быть рассчитана с помощью уравнения Торричелли, то есть:

v² = v₀² - 2.г.ч

Ускорение свободного падения отрицательное, когда мяч поднимается. Кроме того, скорость, когда мяч достигает максимальной высоты, равна нулю.

Таким образом, в первой ситуации значение h будет найдено, выполнив:

Во второй ситуации скорость была увеличена на 3v, то есть скорость пуска изменена на:

v₂ = v + 3v = 4v

Таким образом, во второй ситуации высота мяча будет равна:

Альтернатива: e) 16 ч.

Чтобы узнать больше, см. Также: Равномерно изменяющееся прямолинейное движение

вопрос 4

(UECE - 2016 - 2-й этап) Рассмотрим камень в свободном падении и ребенка на карусели, вращающейся с постоянной угловой скоростью. По поводу движения камня и ребенка правильно сказать, что

а) Ускорение камня меняется, и ребенок вращается с нулевым ускорением.
б) камень падает с нулевым ускорением, а ребенок вращается с постоянным ускорением.
в) ускорение в обоих равно нулю.
г) оба испытывают постоянные модульные ускорения.

См. Ответ

Правильная альтернатива: г) оба испытывают постоянные ускорения по модулю.

И скорость, и ускорение являются векторными величинами, то есть они характеризуются величиной, направлением и направлением.

Чтобы количество этого типа могло изменяться, необходимо, чтобы хотя бы один из этих атрибутов претерпел изменения.

Когда тело находится в свободном падении, его модуль скорости изменяется равномерно с постоянным ускорением, равным 9,8 м / с.² (ускорение свободного падения).

В карусели модуль скорости постоянный, однако его направление меняется. В этом случае тело будет иметь постоянное ускорение и указывать на центр круговой траектории (центростремительный).

Смотри тоже: Упражнения на равномерное круговое движение

вопрос 5

(УФЛА - 2016) Вертикально вверх бросили камень. По мере роста
а) скорость уменьшается, а ускорение уменьшается
б) скорость уменьшается, а ускорение увеличивается
в) скорость постоянна, а ускорение уменьшается
г) скорость уменьшается, а ускорение остается постоянным

См. Ответ

Правильный вариант: г) скорость уменьшается, а ускорение остается постоянным.

Когда тело запускается вертикально вверх, близко к поверхности земли, на него действует сила тяжести.

Эта сила дает вам постоянный модуль ускорения, равный 9,8 м / с.², вертикальное направление и направление вниз. Таким образом, модуль скорости уменьшается, пока не достигнет значения, равного нулю.

вопрос 6

(UFLA - 2016) На рисунке в масштабе показаны векторы смещения муравья, который, покинув точку I, достиг точки F через 3 мин и 20 с. Модуль вектора средней скорости движения муравья по этому пути был:

а) 0,15 см / с
б) 0,25 см / с
в) 0,30 см / с
г) 0,50 см / с

См. Ответ

Правильный вариант: б) 0,25 см / с

Модуль вектора средней скорости находится путем вычисления отношения между модулем вектора смещения и временем.

Чтобы найти вектор смещения, мы должны соединить начальную точку с конечной точкой траектории муравья, как показано на изображении ниже:

Обратите внимание, что его модуль можно найти, выполнив теорему Пифагора, поскольку длина вектора равна гипотенузе указанного треугольника.

Прежде чем мы найдем скорость, мы должны преобразовать время из минут в секунды. Поскольку 1 минута равна 60 секундам, мы имеем:

т = 3. 60 + 20 = 180 + 20 = 200 с

Теперь мы можем найти модуль скорости, выполнив:

Смотри тоже: кинематика

вопрос 7

(IFMG - 2016) Из-за серьезной аварии, произошедшей на дамбе рудных хвостохранилищ, первая волна этих хвостов, быстрее, вторглась в гидрографический бассейн. По оценкам, длина этой волны составляет 20 км. Протяженность городского участка этого гидрографического бассейна составляет около 25 км. Предполагая в этом случае, что средняя скорость, с которой волна проходит через русло реки, составляет 0,25 м / с, общее время прохождения волны через город, отсчитываемое от прихода волны на городской участок, составляет в:

а) 10 часов
б) 50 часов
в) 80 часов
г) 20 часов

См. Ответ

Правильная альтернатива: б) 50 часов

Расстояние, пройденное волной, будет равно 45 км, то есть мера ее протяженности (20 км) плюс протяженность города (25 км).

Чтобы найти общее время прохождения, мы будем использовать формулу средней скорости, например:

Однако перед заменой значений мы должны преобразовать единицу скорости в км / ч, таким образом, результат, найденный для времени, будет в часах, как указано в опциях.

Выполняя это преобразование, мы имеем:

v_м = 0,25. 3,6 = 0,9 км / ч

Подставляя значения в формулу средней скорости, находим:

вопрос 8

(UFLA - 2015) Молния - сложное природное явление, многие аспекты которого до сих пор неизвестны. Один из этих аспектов, едва заметный, возникает в начале распространения разряда. Разряд из облака на землю начинается в процессе ионизации воздуха от основания облака и распространяется по этапам, называемым последовательными этапами. Высокоскоростная камера с частотой кадров в секунду определила 8 ступеней по 50 м каждая для конкретного разряда с временными интервалами записи 5,0 x 10^-4 секунд на шаг. Средняя скорость распространения разряда на этой начальной стадии, называемой ступенчатым лидером, составляет
а) 1,0 х 10^-4 РС
б) 1,0 х 10⁵ РС
в) 8,0 х 10⁵ РС
г) 8,0 х 10^-4 РС

См. Ответ

Правильная альтернатива: б) 1,0 х 10⁵ РС

Средняя скорость распространения будет найдена следующим образом:

Чтобы найти значение Δs, просто умножьте 8 на 50 м, так как есть 8 ступеней по 50 м каждая. Таким образом:

Δs = 50. 8 = 400 м.

Поскольку интервал между каждым шагом равен 5.0. 10^-4 с, для 8 шагов время будет равно:

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

Вас также может заинтересовать:

• Уравнение Торричелли
• кинематические формулы
• равномерно варьируемое движение
• Равномерное прямолинейное движение
• Равномерное движение - упражнения
• Упражнения на среднюю скорость