Kinematika: Komentirane in rešene vaje

THE kinematika to je področje fizike, ki preučuje gibanje, ne da bi upoštevalo vzroke tega gibanja.

Na tem področju preučujemo predvsem enakomerno pravokotno gibanje, enakomerno pospešeno pravokotno gibanje in enakomerno krožno gibanje.

Izkoristite komentirana vprašanja, da razjasnite vse dvome o tej vsebini.

Rešene vaje

Vprašanje 1

(IFPR - 2018) Vozilo vozi 108 km / h po avtocesti, kjer je največja dovoljena hitrost 110 km / h. S tapkanjem voznikovega mobilnega telefona neprevidno preusmeri svojo pozornost na telefon v 4 sekundah. Razdalja, ki jo je vozilo prevozilo v 4 s, v katerem se je premikalo brez pozornosti voznika, v m, je bila enaka:

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

Glejte Odgovor

Pravilna alternativa: d) 120

Glede na to, da je hitrost vozila med 4s ostala nespremenjena, bomo uporabili urno enačbo enakomernega gibanja, to je:

y = y₀ + v.t

Pred zamenjavo vrednosti moramo enoto hitrosti preoblikovati iz km / h v m / s. Če želite to narediti, samo delite s 3,6:

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

Če zamenjamo vrednosti, najdemo:

y - y₀ = 30. 4 = 120 m

Če želite izvedeti več, glejte tudi: Enotno gibanje

2. vprašanje

(PUC / SP - 2018) Skozi PVC rokavico za redukcijo, ki bo del cevi, bo na minuto prešlo 180 litrov vode. Notranji premer te puše je 100 mm za dovod vode in 60 mm za odtok vode.

V m / s določite približno hitrost, s katero voda zapusti to rokavico.

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

Glejte Odgovor

Pravilna alternativa: b) 1.1

Pretok v cevovodu lahko izračunamo tako, da prostornino tekočine delimo s časom. Enote pa moramo prenesti v mednarodni sistem meritev.

Tako bomo morali minute pretvoriti v sekunde, litre pa v kubične metre. Za to bomo uporabili naslednje odnose:

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

Zdaj lahko izračunamo pretok (Z):

Da bi našli vrednost hitrosti izhodne vode, uporabimo dejstvo, da je pretok enak površini cevi, pomnoženi s hitrostjo, to je:

Z = A. v

Za ta izračun moramo najprej poznati vrednost izhodne površine in za to bomo uporabili formulo za površino kroga:

A = π. R²

Vemo, da je izhodni premer enak 60 mm, zato bo polmer enak 30 mm = 0,03 m. Ob upoštevanju približne vrednosti π = 3,1 in nadomestitve teh vrednosti imamo:

A = 3.1. (0,03)² = 0,00279 m²

Zdaj lahko vrednost hitrosti poiščemo tako, da nadomestimo vrednost pretoka in površine:

Če želite izvedeti več, glejte tudi: Formule fizike

3. vprašanje

(PUC / RJ - 2017) Od tal se krogla spušča navpično s hitrostjo v in doseže največjo višino h. Če se hitrost metov poveča za 3v, bo nova največja končna višina, ki jo doseže žoga,: (Zanemarjanje zračnega upora)

a) 2 uri
b) 4 ure
c) 8. ure zjutraj
d) 9:00
e) 16h

Glejte Odgovor

Pravilna alternativa: e) 16h

Višino, ki jo doseže žoga, lahko izračunamo z uporabo Torricellijeve enačbe, tj.

v² = v₀² - 2.g.h

Pospešek zaradi gravitacije je negativen, ko se žoga dviguje. Hitrost, ko žoga doseže največjo višino, je enaka nič.

Tako bomo v prvi situaciji vrednost h našli tako, da naredimo:

V drugi situaciji se je hitrost povečala za 3v, to pomeni, da se je hitrost izstrelitve spremenila v:

v₂ = v + 3v = 4v

Tako bo v drugi situaciji višina, ki jo doseže žoga, naslednja:

Alternativa: e) 16h

Če želite izvedeti več, glejte tudi: Enotno spremenjeno pravokotno gibanje

4. vprašanje

(UECE - 2016 - 2. faza) Razmislite o kamnu v prostem padu in otroku na vrtiljaku, ki se vrti s konstantno kotno hitrostjo. Glede gibanja kamna in otroka je pravilno to trditi

a) pospešek kamna se spreminja in otrok se vrti z ničelnim pospeškom.
b) kamen pade z ničelnim pospeškom in otrok se vrti s stalnim pospeševanjem.
c) pospešek pri obeh je enak nič.
d) oba imata stalna modulska pospeševanja.

Glejte Odgovor

Pravilna alternativa: d) oba imata stalna modulska pospeševanja.

Hitrost in pospešek sta vektorski količini, to je zanje je značilna velikost, smer in smer.

Za spremembo količine te vrste je treba spremeniti vsaj enega od teh atributov.

Ko je telo v prostem padu, se njegov modul hitrosti enakomerno spreminja s konstantnim pospeškom 9,8 m / s² (pospešek gravitacije).

V vrtiljaku je hitrostni modul konstanten, vendar se njegova smer spreminja. V tem primeru bo telo imelo stalen pospešek in kaže na središče krožne poti (centripetalno).

Glej tudi: Vaje o enotnem krožnem gibanju

5. vprašanje

(UFLA - 2016) Kamen je bil vržen navpično navzgor. Ko narašča,
a) hitrost se zmanjša in pospešek zmanjša
b) hitrost se zmanjša, pospešek pa poveča
c) hitrost je konstantna in pospešek se zmanjša
d) hitrost se zmanjša in pospeševanje je stalno

Glejte Odgovor

Pravilna alternativa: d) hitrost se zmanjšuje in pospeševanje je stalno

Ko se telo sproži navpično navzgor, blizu površine zemlje, trpi gravitacijska sila.

Ta sila vam daje konstanten pospešek modula 9,8 m / s², navpična smer in smer navzdol. Na ta način se hitrostni modul zmanjšuje, dokler ne doseže vrednosti, enake nič.

6. vprašanje

(UFLA - 2016) Na lestvici je prikazan vektor premika mravlje, ki je po izteku točke I po 3 minutah in 20 s dosegla točko F. Modul vektorja srednje hitrosti gibanja mravlje na tej poti je bil:

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

Glejte Odgovor

Pravilna alternativa: b) 0,25 cm / s

Modul vektorja srednje hitrosti najdemo z izračunom razmerja med modulom vektorja premika in časom.

Za iskanje vektorja premika moramo povezati začetno točko s končno točko poti mravlje, kot je prikazano na spodnji sliki:

Upoštevajte, da je njegov modul mogoče najti s Pitagorinim izrekom, saj je dolžina vektorja enaka hipotenuzi navedenega trikotnika.

Preden ugotovimo hitrost, moramo čas spremeniti iz minut v sekunde. Ko je 1 minuta enaka 60 sekund, imamo:

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

Zdaj lahko hitrostni modul najdemo tako:

Glej tudi: kinematika

7. vprašanje

(IFMG - 2016) Zaradi resne nesreče, ki se je zgodila na zajezitvi rude, je prvi val te jalovine hitreje napadel hidrografsko kotlino. Ocenjena velikost tega vala je dolga 20 km. Urbani del tega hidrografskega bazena je dolg približno 25 km. Ob predpostavki, da je povprečna hitrost, s katero val prehaja skozi rečni kanal, 0,25 m / s, je skupni čas prehoda vala skozi mesto, odštet od prihoda vala v urbani del, je v:

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

Glejte Odgovor

Pravilna alternativa: b) 50 ur

Razdalja vala bo enaka 45 km, to je mera njegovega podaljšanja (20 km) plus podaljšanje mesta (25 km).

Za iskanje celotnega časa prehoda bomo uporabili formulo za povprečno hitrost, takole:

Pred zamenjavo vrednosti pa moramo enoto hitrosti preoblikovati v km / h, tako da bo rezultat za čas prikazan v urah, kot je navedeno v možnostih.

S to preobrazbo imamo:

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

Z nadomestitvijo vrednosti v formuli povprečne hitrosti najdemo:

vprašanje 8

(UFLA - 2015) Strela je kompleksen naravni pojav, z mnogimi vidiki še vedno neznanimi. Eden od teh vidikov, ki je komaj viden, se pojavi na začetku širjenja razelektritve. Izpust iz oblaka na tla se začne v procesu ionizacije zraka iz dna oblaka in se širi v stopnjah, imenovanih zaporedni koraki. Kamera z visoko hitrostjo sličic na sekundo je določila 8 korakov po 50 m za določen izpust s snemanji v časovnem intervalu 5,0 x 10^-4 sekund na korak. Povprečna hitrost širjenja izpusta, v tej začetni fazi imenovana stopničasti vodja, je
a) 1,0 x 10^-4 gospa
b) 1,0 x 10⁵ gospa
c) 8,0 x 10⁵ gospa
d) 8,0 x 10^-4 gospa

Glejte Odgovor

Pravilna alternativa: b) 1,0 x 10⁵ gospa

Povprečno hitrost širjenja bomo ugotovili tako:

Če želite najti vrednost Δs, samo pomnožite 8 s 50 m, saj obstaja 8 korakov s po 50 m. Tako:

Δs = 50. 8 = 400 m.

Ker je interval med posameznimi koraki 5,0. 10^-4 s, za 8 korakov bo čas enak:

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

Morda vas bo tudi zanimalo:

• Torricellijeva enačba
• kinematične formule
• enakomerno raznoliko gibanje
• Enotno pravokotno gibanje
• Enotno gibanje - vaje
• Vaje za povprečno hitrost