Расчётная задача (повышенный уровень) · 82 задания
- Задание №20№20
В электрическую сеть с напряжением 220 В включены шесть резисторов по схеме, изображённой на рисунке. Определите мощность, потребляемую резистором R 6…
Закон Ома
- Задание №20№20
Брусок массой 200 г, движущийся по гладкой горизонтальной поверхности, подъезжает к границе, где гладкая поверхность заканчивается и начинается шерохо…
Кинетическая и потенциальная энергия
- Задание №20№20
Резистор № 1 сопротивлением 25 Ом включён последовательно с резистором № 2 в сеть с напряжением 220 В. Чему равно сопротивление резистора № 2, если мо…
Закон Ома
- Задание №20№20
Нагреватель включён последовательно с резистором сопротивлением 9 Ом в сеть с напряжением 240 В. Чему равно сопротивление нагревателя, если мощность,…
Закон Ома
- Задание №20№20
В электрическую сеть с напряжением 220 В включены шесть резисторов по схеме, изображённой на рисунке. Определите мощность, потребляемую резистором R 4…
Расчётная задача
- Задание №20№20
Брусок массой 100 г движется по гладкой горизонтальной поверхности. Со скоростью 4 м/с он подъезжает к границе, где гладкая поверхность заканчивается…
Кинетическая и потенциальная энергия
- Задание №20№20
В электрическую сеть с напряжением 180 В включены шесть резисторов по схеме, изображённой на рисунке. Определите мощность, потребляемую резистором R 1…
Закон Ома
- Задание №20№20
В электрическую сеть с напряжением 200 В включены пять резисторов по схеме, изображённой на рисунке. Сопротивления резисторов равны: R 1 = 10 Ом, R 2…
Закон Ома
- Задание №20№20
В электрическую сеть с напряжением 200 В включены пять резисторов по схеме, изображённой на рисунке. Сопротивления резисторов равны: R 1 = 10 Ом, R 2…
Закон Ома
- Задание №20№20
Какую по величине работу должна совершить сила трения для полной остановки тела массой 1000 кг, движущегося по горизонтальной поверхности со скоростью…
Кинетическая и потенциальная энергия
- Задание №20№20
Участок цепи содержит три лампы, каждая сопротивлением 240 Ом, соединенные параллельно. Лампы включены в сеть, напряжение которой 120 В. Определите мо…
Соединения проводников
- Задание №20№20
Тело массой 200 г брошено вертикально вверх с начальной скоростью 20 м/с . На какой высоте относительно точки бросания кинетическая энергия тела будет…
Закон сохранения энергии
С какой скоростью должен лететь самолёт в наивысшей точке «мёртвой петли» радиусом 1 км, чтобы лётчик оказался в невесомости?
Решение
Решение.
Для решения задачи проанализируем силы, действующие на лётчика в верхней точке траектории (мёртвой петли). Самолёт движется по окружности, значит, он обладает центростремительным ускорением.
Дано:
R=1 км=1000 м
g=10 м/с2
P=0 (условие невесомости)
Найти:
v−?
Анализ и законы:
1. На лётчика в верхней точке петли действуют две силы, направленные вертикально вниз: сила тяжести mg и сила нормальной реакции опоры N со стороны сиденья кресла.
2. Согласно второму закону Ньютона: ma=∑F. В проекции на вертикальную ось, направленную к центру петли (вниз):
man=mg+N, где an=Rv2 — центростремительное ускорение.
3. По третьему закону Ньютона сила, с которой лётчик давит на опору (вес P), по модулю равна силе реакции опоры: P=N.
4. Состояние невесомости означает, что вес тела равен нулю: P=0. Следовательно, и сила реакции опоры N=0. Это происходит в тот момент, когда лётчик перестаёт прижиматься к креслу, и всё необходимое центростремительное ускорение обеспечивается только силой тяжести.
Вывод формулы:
Подставим условие N=0 в уравнение второго закона Ньютона:
m⋅Rv2=mg
Сократим массу m в обеих частях уравнения:
Rv2=g
Отсюда выразим скорость:
v2=g⋅R
v=g⋅R
Вычисления:
Подставим числовые значения в СИ:
v=10 м/с2⋅1000 м=10000 м2/с2=100 м/с
Переведём полученное значение в км/ч для наглядности (по желанию):
100 м/с⋅3,6=360 км/ч.
Ответ: v=100 м/с
Источник: ФИПИ