Физические величины. Их изменение.




Виды равновесия.

1.Виды равновесия тела с закрепленной осью вращения:

а) если ось проходит через центр масс, то тело

находится в безразличном равновесии при любом

положении тела (а);

б) ось выше точки центра тяжести - ус­тойчивое равновесие (б);

в) ось ниже точки центра тяжести - неус­тойчивое равновесие(в).

2. Виды равновесия тела, имеющего точ­ку опоры:

а) если равнодействующая всех сил направлена

к положению равновесия, то тело нахо­дится в

устойчивом положении (рис. а);

б) если равнодействующая всех сил направлена

от положения равновесия, то тело находится в

неустойчивом равновесии (рис. б);

в) если Σ = 0, — равновесие безразличное (рис. в).

3. Виды равновесия тела, имеющего пло­щадь опоры.

Если вертикаль, проведенная через центр тяжести тела, пересекает

площадь его опоры, то равновесие тела устойчивое. Если не

пересекает, то тело падает, - равновесие не­устойчивое.

Простые механизмы - приспособления, которые служат для преобразования силы. К ним относятся: рычаг (блок, ворот) и наклонная плоскость (клин, винт). Они применяются для получения выигрыша в силе.

F2/F1 – выигрыш в силе

B l1 O l2 A F1l1=F2l2 - условие равновесия рычага для двух сил.

т.е.

Блоки.

Неподвижный блок позволяет изменить направление действия силы, но не дает выигрыша в силе, поскольку расстояния от точек приложения сил до оси вращения одинаковы. Подвижный блок дает вы­игрыш в силев 2 раза, так как 2F = mg (ес­ли массой блока можно пренебречь). Если тело m1 поднимается на высоту h, то второе тело опустится на h/2; т. к. пройденные ими пути пропорциональны ускорениям, то a 2= a 1/2 или a 1=2 a 2

Золотое правило механики: все простые механизмы, не дают выигрыша в работе - во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.

Гидростатика.

Давление - скалярная физическая величина, равная отношению модуля силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади её поверхности. [р]= Па =

Гидростатическое давление - давление, обусловленное весом столба жидкости. Манометр - прибор для измерения давления в жидкости или газа.

p = ρжgh - давление на произвольной глубине несжимаемой жидкости

F = pS = ρжghSдна- сила давления на дно сосуда

- среднее давление жидкости на боковую стенку высотой h

F = pS = ρжghSстен- сила давления жидкости на стенку сосуда

На одном и том же уровне давление одинаково во всех направлениях.

Давление р на произвольной глубине h сжимаемой поршнем жидкости определяется давлением поршня и давлением столба жидкости р = рпорш. + ρжgh

Атмосферное давление – давление, которое производит воздушная оболочка Земли.

Опыт Торричелли (1634 г.) свидетельствует: атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке.

Нормальное атмосферное давление: 1атм = 760 мм.рт.ст. =1 01325 Па ≈ 105 Па (при 0ºС)

1мм.рт.ст.=133,3 Па

Оно может изменяться от места к месту и во времени (циклоны и антициклоны) и убывает с увеличением высоты над уровнем моря (на каждые 12 м подъёма оно уменьшается на 1мм. рт. ст.).

Барометры - приборы для измерения атмосферного давления.

1) жидкостный; 2) барометр - анероид (металлический).

Закон Паскаля (1653 г.) - жидкости и газы передают производимое на них давление во все стороны одинаково.

Сообщающимися называются сосуды, соединённые между собой каналом с жидкостью.

1) Для однородной жидкости: р1 2 h1=h2 Уровень жидкости h1 h2 горизонтален 2) Для неоднородной жидкости: р1 = р 2 ρ1h1 = ρ2h2 h1 ρ1< ρ2 h1 >h2 ρ1 h2 ρ2

Гидравлический пресс.

Если поршни гидравлического привода находятся

на разной высоте, то р1 = р2 + ρжgh.

 

Закон Архимеда: на тело, погруженное в покоящуюся жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, направленная вертикально верх и равная весу жидкости, вытесненной телом.

FAжgVпчт FA = Рж,выт.= mж,выт g, FA

FA = Рвоз - Ржид. Vпчт– объём погруженной части тела.

ρж - плотность жидкости или газа. FA

Условие плавания тел: mg

а) FA > mg, ρт > ρж - тело всплывает; FA

б) FA < mg, ρт < ρж - тело тонет; mg FA=0

в) FA = mg, ρт = ρж - тело находится в равновесии

на любой глубине. mg mg

Условие плавания тела на поверхностиFA = mg

Если тело будет плавать частично погрузившись в жидкость, то ρжт=Vт/Vпчт

На этом основано применение ареометра- прибора для определения плотности жидкости.

Обучающие задания.


1(А) На рисунке схематически изображена лестница АС, прислоненная к стене. Каков мо­мент силы трения Fтр, действующей на лестни­цу, относительно точки С?

1) 0 3) Fтр·АВ

2) Fтр·BC 4) Fтр·CD

Указание: т.к. плечо силы равно 0, то М = 0.

2(А) В сообщающийся сосуд (см. рис.) одновременно налили две жидко­сти одинакового объема: воду - в левое колено, ртуть - в правое. На каком рисунке правильно показано положение жидкостей в сосуде?

1) 2) 3) 4)

Указание: т.к. ρвhвртhрт. и ρв,<ρрт в 13,6 раз, то и hв>hрт в 13,6 раз.

3(А) Ученик выполнял лабораторную работу по исследованию условий равновесия рычага. Результаты для сил и их плеч, которые он получил, представлены в таблице. Чему равна сила F1, если рычаг находится в равновесии?

F1, Н l1, м F2, Н l2, м
? 0,3   0,6

1) 100 Н 2) 50 Н 3) 25 Н 4) 9 Н

Указание: F1l1=F2l2.

4(А) Наклонная плоскость даёт выигрыш в силе в 2 раза. В работе при отсутствии силы трения эта плоскость

1) даёт выигрыш в 2 раза

2) даёт выигрыш в 4 раза

3) не даёт ни выигрыша, ни проигрыша

4) даёт проигрыш в 2 раза

Указание: вспомните «золотое правило механики».

5(А) Атмосферное давление на вершине горы Эльбрус

1) меньше, чем у её подножия

2) больше, чем у её подножия

3) равно давлению у её подножия

4) может быть больше или меньше, чем у её подножия, в зависимости от погоды.

Указание: вспомните, как меняется атмосферное давление с высотой.

6(А) Два тела, изготовленные из одного и того же материала, полностью погружены в воду. Сравните значения действующей на каждое из тел выталкивающей силы F1 и F2, если масса m1 одного тела в 2 раза больше массы другого тела.

1)F1 = F2 2)F1 =2F2 3)F1 =0,5F2 4) F1 =4 F2

Указание: FAжgVпчт, т.к. m1 в 2 раза больше m2, то и V1 в 2 раза больше V2.

Б А
7(А) На рисунке изображены 2 шара А и Б, погруженные в жидкость.

Выталкивающая сила,

действующая на …

1) шары зависит от их массы

2) шар Б, меньше, чем на шар А.

3) шар Б, такая же, как на шар А.

4) шар Б, больше, чем на шар А.

Указание: FAжgVпчт.

8(А) Однородный легкий стержень длиной L, левый конец которого укреплен на шарнире, удерживается в горизон­тальном положении вертикальной ни­тью, привязанной к его правому кон­цу (см. рис). На каком расстоя­нии х от оси шарнира следует подвесить к стержню груз массой m, чтобы сила натяжения Т нити была равна mg?

1) 1/4L 2) 1/2L 3) 3/4L 4) L

Указание: М1 + М2 = 0. TL - mg x= 0. По условию Т = mg. Следовательно L = x.

9(А) Алюминиевый и железный шары одинаковой массы уравновешены на рычаге. Нарушится ли равновесие, если шары погрузить в воду?

1) не нарушится 2) алюминиевый шар опустится 3) железный шар опустится

4) всякое может быть

Указание: плечи сил равны. FAжgVпчт. На шар имеющий больший объём, будет действовать большая сила Архимеда.

10(А) Справедливы ли в условиях невесомости законы Паскаля и Архимеда? 1) оба закона не справедливы

2) закон Паскаля справедлив, а закон Архимеда - нет. 3) закон Архимеда справедлив, а закон Паскаля - нет.

4) оба закона справедливы.

Указание: вес жидкости в невесомости равен нулю.

11(А) Льдинку, плавающую в стакане с пресной водой, перенесли в стакан с соленой водой. При этом архимедова сила, действующая на льдинку,

1) уменьшилась, так как плотность пресной воды меньше плотности соленой

2) уменьшилась, так как уменьшилась глубина погружения льдинки в воду

3) увеличилась, так как плотность соленой воды выше, чем плотность пресной воды

4) не изменилась, так как выталкивающая сила равна весу льдинки в воздухе

Указание: при плавании тела FA= Fт.

12(А) В широкую U-образную трубку с вертикальными прямыми коленами налита вода плотностью ρ2 = 1,0·103 кг/м3. Какой высоты а нужно налить в одно изколен столб жидкости плотностью

ρ1 = 0,5·103 кг/м3, чтобы

высота столба воды h была

равна 14 см, а высота

b = 10 см (см. рис.)?

1) 2 см 2) 4 см 3) 8 см 4) 16 см

13(А) Сосуд квадратного сечения заполнен водой до высоты h = 60 см. Если сила давления на боковую стенку сосуда равна 540 Н, то сторона квадрата равна …

1) 10 см 2) 20 см 3) 30 см 4) 40 см 14(В) Установите соответствие между техническими устройствами (приборами) и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго.

Технические устройства Физические явления
  А) гидравлический пресс Б) поршневой жидкостный насос В) шлюзы   1)передача давления внутри жидкости 2)поведение жидкости в сообщающихся сосудах 3)уменьшение атмосферного давления с высотой 4)тепловое расширение жидкостей 5)действие атмосферного давления
А Б В
     

15(В) Канал шириной L = 8 м перегорожен плотиной. Если глубина канала с одной стороны h1 = 6 м, а с другой стороны h2 = 4м, то сила давления (в кН)

неподвижной воды

на плотину равна … h1

h2 16(В) При каких условиях наблюдается равновесие рычага с неподвижной осью и свободное падение тел вблизи поверхности Земли? К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физические величины Условия наблюдения
А) равновесие рычага Б) свободное падение 1) 2) F1l2=F2l1 3) 4) F1l1=F2l2

 

А Б
   

17(В) Поршни гидравлического пресса находятся на разной высоте. Площадь большего поршня равна S1=18 дм2, площадь малого S2 = 2 дм2. Разность высот, на которых расположены поршни, составляет h=2 м. Между поршнями находится масло с плотностью

ρ=800 кг/м3. Если к

большему поршню

приложитьсилу

F1=25,2кН, то на

малый поршень в

состоянии покоя со стороны масла будет действовать сила …

18(В) В середине троса АВ длиной 20 м подвешен груз весом 120 Н, при этом трос образовал стрелу прогиба 3 м. Найдите натяжение троса.

А В



Ответы к обучающим заданиям.

                 
10А 11А 12А 13А 14В 15В 16В 17В 18В
          800 кН   2480 Н 208 Н

Тренировочные задания.



1(А) На рисунке схематически изображена лестница АС,прислоненная к стене. Каков мо­мент силы тяжести F, действующей на лестницу, относительно точки С?

1) F·OC 3) F·AC

2) F·OD 4) F·DC

 

2(А) В сообщающийся сосуд (см. рис.) одновременно налили две жидко­сти одинакового объема: машинное масло - в левое колено, бензин - в правое. На каком рисунке правильно показано положение жидкостей в сосуде?

 
 


 

 

1) 2) 3) 4)

3(А) Ученик выполнял лабораторную работу по исследованию условий равновесия рычага. Результаты для сил и их плеч, которые он получил, представлены в таблице.

F1 l1 F2 l2
  ?   0,5

Чему равно плечо l1, если рычаг находится в равновесии?

1) 4 м 2) 5 м 3) 2 м 4) 0,8 м

4(А) Система блоков (полиспаст) даёт выигрыш в силе в 8 раз. В работе при отсутствии силы трения эта система блоков…

1) не даёт ни выигрыша, ни проигрыша

2) даёт выигрыш в 4 раза

3) даёт выигрыш в 8 раз

4) даёт проигрыш в 8 раза

5(А) Атмосферное давление в глубине шахты …

1) меньше, чем сверху

2) больше, чем сверху

3) равно давлению сверху

4) может быть больше или меньше

6(А) Два тела, изготовленные из одного и того же материала, полностью погружены в воду. Сравните значения действующей на каждое из тел выталкивающей силы F1 и F2, если масса m1 одного тела в 2 раза меньше массы другого тела.

1) F1 = F2 3) F1 = 0,5F2

2) F1 = 2F2 4) F1 = 4 F2

7(А) На рисунке изображены 2 одинаковых шара А и Б, погруженные в жидкость. Выталкивающая

сила, действующая на …

1) шары зависит от их массы

2) шар Б, меньше, чем на шар А

3) шар Б, такая же, как на шар А

4) шар Б больше, чем на шар А

8(А) Однородный легкий стержень длиной L, левый конец которого укреплен на шарнире, удерживается в горизон­тальном положении вертикальной ни­тью, привязанной к его правому кон­цу (см. рис). На каком расстоя­нии х от оси шарнира следует подвесить к стержню груз массой m, чтобы сила натяжения Т нити была равна mg/2?

1) 1/4L2) 1/2L3) 3/4L4)L

9(А) Алюминиевый и железный шары одинакового объёма уравновешены на рычаге. Нарушится ли равновесие, если шары погрузить в воду?

1) железный шар опустится

2) алюминиевый шар опустится

3) не нарушится

4) всякое может быть

10(А) Справедлив ли в условиях невесомости закон сообщающихся сосудов?

1) закон не справедлив

2) закон справедлив

3) в зависимости от условий

4) не хватает данных

11(А) Лодка, плавающая по реке с пресной водой, переплыла в море с соленой водой. При этом архимедова сила, действующая на лодку,

1) уменьшилась, так как плотность пресной воды меньше плотности соленой

2) уменьшилась, так как уменьшилась глубина погружения лодки в воду

3) увеличилась, так как плотность соленой воды выше, чем плотность пресной воды

4) не изменилась, так как выталкивающая сила равна весу лодки в воздухе

12(А) В широкую U-образную трубку с вертикальными прямыми коленами налиты керосин плотностью

ρ1 = 0,8·103 кг/м3 и вода плотностью ρ2 = 1,0·103 кг/м3 (см. рис). На рисунке b = 10см, Н = 30см. Расстояние h равно …

1) 16 см 2) 20 см 3) 24 см 4) 26 см

13(А) Сосуд квадратного сечения заполнен водой до высоты h = 80 см.Сила давления на боковую стенку сосуда в два раза больше силы давления на его дно. Сторона квадрата равна

1) 10 см 3) 30 см

2) 20 см 4) 40 см

14(В) Установите соответствие между научными открытиями и именами учёных, которым эти открытия принадлежат. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Технические устройства Физические явления
А) закон равновесия рычага Б) закон передачи давления внутри газа или жидкости В) закон упругой деформации   1) Б.Паскаль 2) Э.Торричелли 3) Архимед 4) Р.Гук 5) И.Ньютон

 

А Б В
     

15(В) Канал перегорожен плотиной. Глубина канала с одной стороны h1 = 8 м, а с другой стороны h2 = 4 м.. Сила давления неподвижной воды на плотину

равна 1440 кН. Какова

ширина канала? h1

h2

16(В) Установите соответствие между техническими устройствами (приборами) и физическими закономерностями, лежащими в основе принципа их действия.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Технические устройства Физические закономерности
  А) ртутный барометр Б) высотометр В) пружинный динамометр   1)зависимость гидростатического давления от высоты столба жидкости 2)условие равновесия рычага 3)зависимость силы упругости от степени деформации 4) объёмное расширение жидкостей при нагревании 5) изменение атмосферного давления с высотой

 

А Б В
     

17(В) Поршни гидравлического пресса находятся на разной высоте. Площадь большего поршня равна S1=30дм2, площадь малого S2 = 6 дм2. Разность высот, на которых расположены поршни, составляет h = 2,5 м. Между поршнями находится масло с плотностью ρ = 800 кг/м3. На меньший поршень давят с силой F2.. При этом со стороны масла меньший поршень испытывает давление, равное р2 = 1,2·105 Па, а больший равное…

18(В) Фонарь массой 20 кг подвешен на двух одинаковых тросах, образующих угол 120º. Найдите натяжение каждого троса.



 

 

Ответы к тренировочным заданиям.

 

                 
10А 11А 12А 13А 14В 15В 16В 17В 18В
            140кПа 200Н

Контрольные задания.


1(А) На рисунке схематически изображена лестница АС, прислоненная к стене. Каков момент силы реакции опоры N, действующей на лестницу, относительно точки В?

1) N·OC 3) N·AC

2) 0 4) N·BC

2(А) В сообщающийся сосуд (см. рис) налили три жидкости одинаково­го объема: ртуть - в правое колено, бензин - в левое колено, воду - в сред­нее. Какой рисунок правильно показывает расположение жидкостей в со­суде.

1) 2) 3) 4)

3(А) На рычаг действуют две силы, плечи которых равны 0,1 м и 0,3 м. Сила, действующая на короткое плечо, равна 3 Н. Чему должна быть равна сила, действующая на длинное плечо, чтобы рычаг был в равновесии?

1) 1 Н 2) 6 Н 3) 9 Н 4) 12 Н

4(А) Если рычаг на рисунке находится в равновесии, то выигрыш в работе равен

1) 0

2) 1

3) 2:5

4) 5:2

5(А) Атмосферное давление наверху Останкинской телебашни

1) меньше, чем у подножия

2) больше, чем у подножия

3) равно давлению снизу

4) может быть больше или меньше

6(А) Два тела, изготовленные из одного и того же материала, полностью погружены в воду. Сравните значения действующей на каждое из тел выталкивающей силы F1 и F2, если масса m1 одного тела в 4 раза больше массы другого тела.

1) F1 = F2 3) F1 = 0,5F2

2) F1 =2F2 4) F1 =4 F2

7(А) На рисунке изображены 2 одинаковых шара железный и деревянный, погруженные в жидкость. Выталкивающая сила, действующая на …

1) шары зависит от их плотности

2) шар Д, меньше, чем на шар Ж

3) шар Ж, такая же, как на шар Д

4) шар Д, больше, чем на шар Ж

8(А) Чему равен вес тачки с грузом, если сила, приложенная к рукоятке, равна 350Н? Соотношение плеч измерьте по рисунку.

1) 100 Н 3) 1050 Н

2) 350Н 4) 1400 Н

9(А) Малый поршень закреплённого гидравлического пресса имеет площадь S1=2см2, а большой S2 = 150см2 К малому поршню приложена сила F=40Н. На какую высоту Н поднимется больший поршень, если малый поршень опустится на h=30см?

1) 30 см 2) 18 см 3) 0,4 см 4) 0,004 см

10(А) Шприцем набирают воду из стакана. Почему вода поднимается вслед за поршнем?

1) Молекулы воды притягиваются молекулами поршня.

2) Поршень своим движением увлекает воду

3) Под действием атмосферного давления

4) Среди объяснений нет правильного.

11(А) Как изменится осадка корабля при переходе из моря в реку?

1) не изменится

2) увеличится

3) уменьшится

4) всякое может быть

12(А) В широкую U-образную трубку с вертикальными прямыми коленами налиты неизвестная жидкость плотностью p1 и вода плотностью

ρ2 = 1,0·103кг/м3 (см. рис). На рисунке b = 10 см, h = 24 см, Н= 30 см. Плотность жидкости ρ1 равна …

1) 0,6·103 кг/м3 3) 0,8·103 кг/м3

2) 0,7·103 кг/м3 4) 0,9·103 кг/м3

13(А) Сосуд квадратного сечения заполнен водой до высоты h = 60 см. Сторона квадрата а =30см. Сила давления на боковую стенку сосуда равна Fравна

1) 180 Н 2) 1080 Н 3) 270 Н 4) 540 Н

14(В) Установите соответствие между приборами и физическими величинами, которые они измеряют.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Технические устройства Физические явления
А) барометр Б) ареометр В) манометр   1) плотность жидкости 2) давление внутри газа (жидкости) 3) ускорение 4) сила 5) атмосферное давление

 

А Б В
     

15(В) Канал шириной L = 8 м перегорожен плотиной. Глубина канала с одной стороны h1 = 6 м, h2 < h1. Сила давления

неподвижной воды на

плотину равна F = 480 кН.

Какова глубина h2? h1

(округлить до целых) h2

16(В) Рычаг находится в равновесии.

Как изменятся перечисленные в первом столбце физические величины, если увеличили силу F2, не меняя F1 и точку ее приложения, и добились равновесия рычага.

Физические величины. Их изменение.

А) плечо d2 1) увеличится

Б) выигрыш в силе 2) уменьшится

В) выигрыш в работе 3) не изменитсяК каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

А Б В
     

17(В) На рисунке показан вид сверху: поршни гидравлического пресса находятся на одной высоте. Площадь большего поршня равна S1=18дм2, площадь малого S2=2дм2. Расстояние между центрами поршней 2 м. Между

поршнями находится

масло с плотностью

ρ=800 кг/м3. Если

к большему

поршню приложить

силу F1=63кН, то на малый поршень в состоянии покоя со стороны масла будет действовать сила …

18(В) Груз, масса которого 15 кг, подвешен с помощью двух тросов так, что одна из них образует угол с вертикалью 30º, а другая натянута горизонтально. Найдите натяжения тросов.

 
 


α



Ответы к контрольным заданиям.

                 
10А 11А 12А 13А 14В 15В 16В 17В 18В
                 




Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: