- •Основы механики
- •Фгбоу впо «Российский государственный университет нефти и газа имени и.М. Губкина»
- •Основы механики
- •Введение
- •Часть I. Общие теоретические сведения курса «основы механики»
- •Глава I.1. Кинематика материальной точки
- •§I.1.1 физические основы механики
- •§I.1.2 вектор перемещения. Путь
- •§I.1.3 скорость. Ускорение.
- •§I.1.4 равномерное прямолинейное движение
- •§I.1.5 равнопеременное прямолинейное движение
- •§I.1.6 свободное падение тел
- •§I.1.7 движение тела по окружности
- •Глава I.2. Динамика материальной точки
- •§I.2.1 первый закон ньютона. Инерциальные системы отсчёта.
- •§I.2.2 сила
- •Коэффициент трения зависит от материалов трущихся поверхностей.
- •§I.2.3 масса. Центр масс. Импульс. Закон сохранения импульса. Плотность
- •§I.2.4 второй закон ньютона
- •§I.2.5 третий закон ньютона
- •Глава I.3 работа и энергия
- •§I.3.1 работа. Мощность
- •§I.3. 2 потенциальные и непотенциальные силы. Консервативные и неконсервативные системы тел
- •§I.3.3 механическая энергия. Закон сохранения механической энергии
- •§I.3.4 удар абсолютно упругих и неупругих тел
- •Глава I.4 основы динамики вращательного движения абсолютно твёрдого тела
- •§I.4.1 момент силы и момент инерции
- •§I.4.2 основной закон динамики вращательного движения
- •§I.4.3 работа. Мощность. Энергия вращательного движения
- •Глава I.5 всемирное тяготение. Элементы теории поля
- •§I.5.1 гравитационное поле, его напряжённость
- •§I.5.2 потенциал поля
- •§I.5.3 космические скорости
- •§I.5.4 неинерциальные системы отсчёта. Силы инерции
- •Глава I.6 основы гидроаэромеханики
- •§I.6.1 механические свойства жидкостей и газов
- •§I.6.2 гидроаэростатика
- •§I.6.3 движение жидкостей и газов. Уравнение бернулли
- •§I.6.4 внутреннее трение в жидкостях
- •Глава I.7 элементы специальной теории относительности
- •§I.7.1 преобразования галилея
- •§I.7.2 постулаты релятивистской теории
- •§I.7.3 преобразования лоренца
- •§I.7.4 релятивистские эффекты
- •§I.7.5 релятивистская динамика
- •Часть II. Примеры решения задач
- •Глава II.1. Кинематика материальной точки
- •§II.1.1 основные законы и формулы
- •§II.1.2 примеры решения задач
- •Глава II.2. Динамика материальной точки
- •§II.2.1 основные законы и формулы
- •5. Сила трения качения
- •§II.2.2 примеры решения задач
- •Глава II.3 работа и энергия
- •§II.3.1 основные законы и формулы
- •§II.3.2 примеры решения задач
- •Глава II.4 механика твёрдого тела
- •§II.4.1 основные законы и формулы
- •§II.4.2 примеры решения задач
- •Глава II.5 всемирное тяготение. Элементы теории поля
- •§II.5.1 основные законы и формулы
- •1. Закон всемирного тяготения
- •§II.5.2 примеры решения задач
- •Глава II.6 механика жидкостей и газов
- •§II.6.1 основные законы и формулы
- •Гидростатическое давление столба жидкости на глубине
- •§II.6.2 примеры решения задач
- •Глава II.7 элементы специальной теории относительности
- •§II.7.1 основные законы и формулы
- •Преобразования Лоренца
- •Релятивистское замедление хода часов
- •§II.7. 2 примеры решения задач
- •Часть III. Вопросы и задания для самопроверки
- •§III.1. Кинематика материальной точки а. Вопросы по теории
- •В. Тестовые задания
- •С. Задачи
- •§III.2 динамика материальной точки а. Вопросы по теории
- •В. Тестовые задания
- •С. Задачи
- •§III. 3 работа и энергия. Законы сохранения а. Вопросы по теории
- •В. Тестовые задания
- •С. Задачи
- •§III. 4 механика твёрдого тела а. Вопросы по теории
- •В. Тестовые задания
- •С. Задачи
- •§III. 5 всемирное тяготение. Элементы теории поля а. Вопросы по теории
- •В. Тестовые задания
- •С. Задачи
- •§III. 6 механика жидкостей и газов а. Вопросы по теории
- •В. Тестовые задания
- •С. Задачи
- •§III. 7 элементы специальной теории относительности а. Вопросы по теории
- •В. Тестовые задания
- •С. Задачи
- •Основные, дополнительные и производные единицы системы
- •I. Основные единицы
- •II. Дополнительные единицы
- •III. Производные единицы механических величин
- •3. Вычитание векторов
- •4. Умножение вектора на скаляр
- •2. Сложение векторов
- •6. Векторное произведение двух векторов
- •Предметный указатель
- •Заключение
- •Библиографический список Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Оглавление
С. Задачи
Автомобиль при торможении уменьшил свою скорость с 54 до 28,8 км/ч за 7 с. Определить ускорение автомобиля и расстояние, пройденное им при торможении.
На рисунке 99 изображён график зависимости скорости от времени для некоторого тела. Определите характер движения, начальную скорость и ускорение на участках графика ,
и
.
Рисунок 99 – График зависимости скорости от времени
Посадочная скорость самолёта 135 км/ч, а длина его пробега 500 м. Определить время пробега по посадочной полосе и ускорение самолёта, считая движение равнозамедленным.
Кабина лифта в течение первых 3 с поднимается с ускорением, затем в течение 6 с движется с постоянной скоростью, а последние 3 с замедленно с прежним ускорением. Постройте график скорости лифта и определите высоту подъёма.
Два велосипедиста едут навстречу друг другу. Первый, имея скорость 36 км/ч, начал подниматься в гору с ускорением 0,2 м/с2, второй, имея скорость 9 км/ч, стал спускаться с горы с ускорением 0,2 м/с2. Через сколько времени и в каком месте они встретятся, если первоначальное расстояние между ними было 100 м?
Груз поднимают лебёдкой. Первые 2 с груз движется с ускорением 0,5м/с2, следующие 11 с – равномерно, последние 2 с – равнозамедленно с ускорением (-0,5 м/с2). Постройте график скорости движения груза и найдите высоту подъёма.
Студент проехал половину пути на велосипеде со скоростью 16 км/ч. Далее половину оставшегося времени он ехал со скоростью 12 км/ч, а затем до конца пути шел пешком со скоростью 5 км/ч. Определите среднюю скорость движения студента на всем пути.
Найти путь, пройденный телом, скорость которого изменяется по закону
,
за 4 с от начала движения.
Уравнение движения точки по прямой имеет вид
,
где
м,
м/с,
м/с3.
Найти: 1) положения точки в моменты
времени: 2 с и 5 с; 2) среднюю скорость за
время, протекшее между этими моментами;
3) мгновенные скорости в указанные
моменты времени; 4) среднее ускорение
за указанный промежуток времени; 5)
мгновенные ускорения в указанные
моменты времени.С высоты 12 м над землей без начальной скорости падает тело. На какой высоте окажется тело через 1 с после начала падения?
Тело брошено под углом 60 к горизонту со скоростью 10 м/с. Чему равна горизонтальная составляющая скорости в момент времени
1 с.Ракета пущена под углом 70° к горизонту с начальной скоростью 20 м/с. Определить время полета ракеты до наивысшей точки траектории.
Камень брошен в горизонтальном направлении. Через 3 с после начала движения численное значение скорости камня стало в 4 раза больше его начальной скорости. Найти начальную скорость камня. Сопротивление воздуха не учитывать.
Автомобиль движется по закруглению шоссе, имеющему радиус кривизны 50 м. Уравнение движения автомобиля , где м, м/с, м/с2. Найти скорость автомобиля, его тангенциальное, нормальное и полное ускорения в момент времени равном 5 с.
Тело брошено с некоторой скоростью под углом 30 к горизонту. Чему равны тангенциальное ( ) и нормальное ( ) ускорения в наивысшей точке траектории? 1) а=9.8 м/с2, аn=4.9 м/с2; 2) а=4.9 м/с2, аn=9.8 м/с2; 3) а=0 м/с2, а2=9.8 м/с2; 4) а=0 м/с2, а2=0 м/с2; 5) а=9.8 м/с2, аn=0 м/с2.
Материальная точка начинается двигаться по окружности радиусом
с постоянным тангенциальным ускорением
.
Определите: 1) момент времени, при котором
вектор ускорения
образует с вектором скорости
угол
,
2) путь, пройденный за это время движущейся
точкой.Твердое тело начинает вращаться вокруг неподвижной оси с угловым ускорением
,
где
.
Через сколько времени после начала
вращения вектор полного ускорения
произвольной точки тела будет составлять
угол
с ее вектором скорости.Колесо автомашины вращается равнозамедленно. За время
мин оно изменило частоту от 240 до 60 мин
.
Определите: 1) угловое ускорение колеса,
2) число полных оборотов, сделанных
колесом за это время.Колесо вращается с постоянным угловым ускорением 3 рад/с2. Определить радиус колеса, если через 1 с после начала движения полное ускорение колеса 7,5 м/с2.
Рабочее колесо турбины имеет диаметр 6,6 м и совершает 88,3 об/мин. Определите линейную скорость и центростремительное ускорение точек колеса, наиболее удалённых от оси вращения.
Маховик, вращающийся с постоянной частотой 10 об/с, при торможении начал вращаться равнозамедленно. Когда торможение прекратилось, вращение маховика снова сделалось равномерным, но уже с частотой 6 об/с. Определить угловое ускорение маховика и продолжительность торможения, если за время равномерного движения маховик сделал 50 оборотов.
Диск радиусом 5 см вращается вокруг неподвижной оси так, что зависимость угловой скорости от времени задаётся уравнением
(
рад/с2,
рад/с5). Определить для точек на
ободе диска к концу первой секунды
после начала движения: 1) полное ускорение;
2) число оборотов, сделанных диском.Линейная скорость точки, находящейся на ободе вращающегося диска, в три раза больше, чем линейная скорость точки, находящейся на 6 см ближе к его оси. Определить радиус диска.
Самолёт при скорости 360 км/ч делает петлю Нестерова радиусом 400м. Определите центростремительное ускорение, с которым двигался самолёт.
Дисковая пила диаметром 400 мм имеет линейную скорость концов зубьев 12,56 м/с. Определите угловую скорость, период вращения и число оборотов в 1 с диска пилы.
Точка движется по окружности радиусом 15 см с постоянным тангенциальным ускорением. К концу четвёртого оборота после начала движения линейная скорость точки 15 см/с. Определить нормальное ускорение точки через 16 с после начала движения.
Диск радиусом 10 см вращается так, что зависимость линейной скорости точек, лежащих на ободе диска, от времени задаётся уравнением
(
м/с2,
м/с5). Определить момент времени,
для которого вектор полного ускорения
образует с радиусом колеса угол 40.Диаметр переднего колеса телеги в два раза меньше диаметра заднего. Что можно сказать об угловых скоростях вращения колёс при движении телеги?
Отличаются ли центростремительные ускорения точек колеса, лежащих на ободе, и точек, удалённых от центра на расстояние, равное половине радиуса?
Во сколько раз увеличится центростремительное ускорение точек обода колеса, если период обращения колеса уменьшится в 5 раз?
