Астрофизический портал | |
|
4. Кинематика движения по окружности: задачи с ответами
4.1. Радиус рукоятки колодезного ворота в 3 раза больше радиуса вала, на который наматывается трос. Какова линейная скорость конца рукоятки, если ведро с глубины 10 м поднимается за 20 с? [1,5 м/с]
4.2. С какой скоростью автомобиль должен проходить середину выпуклого моста радиусом 40 м, чтобы центростремительное ускорение равнялось ускорению свободного падения? [20 м/с]
4.3. Маховик делает 3 оборота в минуту. Найти угловую скорость вращения маховика. [0,314 с−1]
4.4. Угловая скорость вращения лопастей колеса ветродвигателя 6 с−1. Найти центростремительное ускорение концов лопастей, если их линейная скорость равна 20 м/с. [120 м/с2]
4.5. Период вращения платформы карусельного станка 3,14 с. Найти центростремительное ускорение крайних точек платформы, если ее диаметр 5 м. [10 м/с2]
4.6. Тело движется по окружности с постоянной скоростью 10 м/с. Определить изменение скорости тела за четверть периода; полпериода; период. [14,15 м/с; 20 м/с; 0]
4.7. Минутная стрелка часов в 1,5 раза длиннее часовой. Во сколько раз линейная скорость конца минутной стрелки больше конца часовой? [в 18 раз]
4.8. Какова скорость поезда, если его колеса, имеющие диаметр 1,2 м, делают 160 оборотов в минуту? [10 м/с]
4.9. Определить скорость и ускорение точек поверхности Земли, находящихся на широте 30°. Радиус Земли равен 6400 км. [400 м/с; 2,5 см/с2]
4.10. Стержень длиной 50 см вращается вокруг оси перпендикулярной стержню. При этом линейные скорости концов стержня равны 10 см/с и 15 см/с. Найти угловую скорость вращения стержня. [0,5 м/с]
4.11. Через блок радиусом R = 50 мм, вращающийся вокруг горизонтальной оси, перекинута нить. Грузы, привязанные к концам нити, движутся с постоянной скоростью v = 20 см/с друг относительно друга. Определить угловую скорость вращения блока. [2 Гц]
4.12. Горизонтальная платформа радиусом 2 м равномерно вращается вокруг вертикальной оси с угловой скоростью 2,5 об/мин. По краю платформы шагает человек со скоростью 1 м/с относительно платформы. Определить ускорение человека, если он шагает; а) в направлении вращения; б) в противоположном направлении. [ 1,15 м/с2; 0,12 м/с2]
4.13. Цилиндр радиусом R зажат между двумя параллельными рейками (рисунок слева). Рейки движутся параллельно самим себе с постоянными скоростями v1 и v2. Определить угловую скорость вращения цилиндра и линейную скорость его центра. Проскальзывания нет.
Ответ к задаче 4.13: w = | v1 + v2 | ; vo = | v1 + v2 | . |
2R | 2 |
4.14. Пропеллер самолета радиусом 1,5 м вращается с частотой 2000 об/мин. Скорость самолета относительно земли 162 км/ч. Определить скорость точки на конце пропеллера. Что представляет собой траектория движения этой точки? [316 м/с]
4.15. Скорость точки A вращающегося диска равна 50 см/с, а скорость точки B, находящейся на 10 см ближе к оси диска, равна 40 см/с. Определить угловую скорость вращения диска. [1 с−1]
4.16. По горизонтальной дороге без проскальзывания катится тонкий обруч радиуса R со скоростью vo (рисунок слева). Найти зависимость скорости точек обруча v от угла α. [ v(α) = 2vocos α ]
4.17. Диск катится без проскальзывания с постоянной скоростью v по горизонтальной дороге. Радиус диска равен R. Найти геометрическое место точек на диске, скорости которых в данный момент времени равны v. [окружность радиусом R с центром в точке касания]
4.18. Два диска связаны между собой шкивом. Левый диск крутится с угловой скоростью w. Определить линейную скорость точки A правого диска (рисунок слева). [ vA = wR1R2/R3 ]
4.19. Кривошип OA, вращаясь с угловой скоростью w = 2,5 с−1, приводит в движение колесо радиусом r = 5 см, катящееся по неподвижному колесу радиусом R = 15 см. Найти скорость точки B (рисунок слева). [ vB = 2w(R + r) = 100 см/с ]
4.20. Кривошип OA, вращаясь вокруг точки O, приводит в движение колесо 1 радиусом R = 20 см, катящееся по внутренней поверхности круга 2. Колесо 1, соприкасаясь с колесом 3, заставляет его вращаться вокруг точки O (рисунок слева). Во сколько раз угловая скорость колеса 3 больше угловой скорости кривошипа, если радиус колеса 3 равен r = 10 см? [ w3/w = 2(R + r)/r = 6 ]
4.21. Точка движется по окружности со скоростью v = at, где a = 0,5 м/с2. Найти ее полное ускорение в момент, когда она пройдет 0,1 длины окружности после начала движения. [ ap = a√(1 + 4π2)/5 = 0.8 м/с2 ]
4.22. Если колесо катится по горизонтальной дороге без проскальзывания, то траекторией любой точки обода колеса является линия, называемая циклоидой (рисунок слева). Определить радиус кривизны циклоиды в верхней точке, если радиус колеса R. [ 4R ]
4.23. Малый радиус несущей части трамвайного колеса равен r, а большой радиус — R. Определить радиус кривизны циклоиды в верхней точке (рисунок слева). [ (R + r)2/R ]
4.24. По вертикальной цилиндрической проволочной спирали с постоянной скоростью v соскальзывает бусинка (рисунок слева). Определить ускорение бусинки, если радиус витков спирали равен R, а шаг спирали — h. [ a = 4π2Rν2/(4π2R2 + h2) ]
4.25. Тело движется по окружности радиуса R со скоростью, которая зависит от времени по закону: v(t) = kt. Найти зависимость полного ускорения от времени. [ a(t) = k√(1 + k2t4)/R) ]
4.26. Через какое время встречаются минутная и часовая стрелки часов? [около 1,09 ч; около 65,5 мин]
4.27. Зависимость координат движущегося тела от времени имеют вид: x(t) = Rsin wt; y(t) = Rcos wt. Определить траекторию движения и ускорение тела. [окружность радиусом R; a = w2R ]
4.28. Плоский обруч движется так, что в некоторый момент времени скорости концов диаметра AB лежат в плоскости обруча, перпендикулярны AB и равны vA и vB. Определить скорости точек C и D, если CD тоже диаметр перпендикулярный AB и эти скорости тоже лежат в плоскости обруча (рисунок слева). [ vС = vD = √((vA2 + vB2)/2) ]
4.29. Точка начинает двигаться по окружности радиуса R с тангенциальным ускорением a. Как зависит от времени угол между векторами скорости и полного ускорения? [ tg φ = at2/R ]
4.30. При движении точки по окружности радиуса R центростремительное ускорение зависит от пройденного пути по закону aц = aS, где a — известная постоянная. Определить зависимость скорости точки от времени (vo = 0). [ v(t) = aRt/2 ]
4.31. Тело брошено со скоростью vo под углом α к горизонту. Определить среднюю за время полета угловую скорость вращения вектора скорости тела. [ <w> = αg/(vosin α) ]
4.32. Направление вращения Земли вокруг своей оси совпадает с направлением ее вращения вокруг Солнца. Сколько суток было бы в году, если бы Земля вращалась вокруг своей оси в противоположную сторону? [367 суток]
4.33. Внешний радиус подшипника равен R, а радиус шариков — r. Подшипник катится по горизонтальной поверхности с постоянной скоростью v (рисунок слева). При этом внутренняя втулка не вращается. Определить угловую скорость вращения шариков. Проскальзывания нет. [ w = v/(2r) ]
4.34. Тело начинает двигаться по окружности из состояния покоя с равномерно возрастающей скоростью. Сколько оборотов сделает тело к моменту, когда центростремительное ускорение станет равно тангенциальному? [ n = π/4; примерно 0,8 оборота ] На правах рекламы: для специальной техники Volvo.
Далее: 40 задач по относительному движению и движению со связями. | Вернуться к списку разделов КИНЕМАТИКИ.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии