Фізика 9 клас Збірник задач - 2017

РУХ І ВЗАЄМОДІЯ. ЗАКОНИ ЗБЕРЕЖЕННЯ

20. Другий і третій закони Ньютона

Дія дорівнює протидії.

І сак Ньютон

Приклад розв’язання задачі

Дві команди, змагаючись у перетягуванні канату, докладають до нього рівних за модулем сил (див. Малюнок).

а) Яка рівнодійна цих сил?

б) Канат розірвався, коли обидві команди тягли його силами по 800 Н. Чи може розірвати канат одна команда, прикладаючи силу 800 Н?

Розв’язання. а) Рівнодійна двох рівних за модулем і протилежно напрямлених сил дорівнює нулю.

б) Якщо один кінець канату прив’язати до стовпа, а другий тягнути силою 800 Н, то відповідно до третього закону Ньютона стовп також діятиме на канат із силою 800 Н. Таким чином, на канат діятимуть такі самі сили, які прикладали дві команди; отже, розірвати канат може й одна команда.

Відповідь: а) 0; б) може.

Усна розминка

20.1. Що можна сказати про швидкість і прискорення тіла, до якого не прикладено жодної сили?

20.2. За якої умови тіло рухається із постійним прискоренням?

20.3. Що є причиною прискореного руху тіл?

20.4. Як визначити напрям прискорення тіла, якщо відомо напрям діючої на тіло сили? Чи можна визначити напрям швидкості?

20.5. За якими ознаками можна визначити, що на тіло діє сила? Підтвердьте свою відповідь прикладами.

20.6. Яка сила надає тілу масою 0,5 кг прискорення 4 м/с2?

20.7. Яка маса тіла, якому сила 2 Н надає прискорення 0,25 м/с2?

20.8. До нерухомого тіла прикладають силу. Чи можна визначити, куди рухатиметься тіло? А якщо тіло вже рухалося?

20.9. Під час взаємодії двох тіл перше тіло набуває прискорення 0,5 м/с2, а друге — 2 м/с2. Маса якого тіла більша й у скільки разів?

20.10. Яка сила тяжіння діє на тіло масою 4 кг біля поверхні Землі?

20.11. Яка маса тіла, на яке біля поверхні Землі діє сила тяжіння 5 Н?

20.12. Порівняйте модулі й напрями двох сил, що виникають під час взаємодії двох тіл.

20.13. Чи може рівнодійна двох однакових за модулем сил дорівнювати нулю? Наведіть приклади.

20.14. На яке з тіл діє більша сила тяжіння: на яблуко з боку Землі чи на Землю з боку яблука (див. Малюнок)?

20.15. М’яч влучає в штангу футбольних воріт. На яке з тіл (м’яч чи штангу) діє під час удару більша сила?

20.16. Яка природа сил у таких випадках:

а) Сонце притягає Землю, а Земля — Сонце;

б) санчата, що ковзають дорогою, діють на поверхню дороги, а дорога — на санчата?

Перший рівень

20.17. Чи правильне твердження: прискорення автомобілю надає сила, що діє на нього з боку двигуна?

20.18. Чи може тіло рухатися вгору, якщо рівнодійна всіх сил, прикладених до нього, напрямлена вниз? Якщо так, то наведіть приклад.

20.19. Визначте силу, під дією якої тіло масою 200 г рухається з прискоренням 1,5 м/с2.

20.20. Із яким прискоренням рухається під час розбігу реактивний літак масою 60 т, якщо сила тяги двигунів 90 кН?

20.21. Визначте масу футбольного м’яча, якщо його прискорення під час удару 500 м/с2, а сила удару 210 Н.

20.22. Воїн-десантник, маса якого 90 кг, рівномірно опускається на парашуті. Чому дорівнює сила опору повітря, що діє на парашут? Зобразіть сили, що діють на десантника.

20.23. Відповідно до третього закону Ньютона кожній силі відповідає сила протидії. Яка сила є протидійною для сили, яку ви використовуєте, щоб розтягти пружину динамометра?

20.24. Тіло масою 200 г плаває у воді. З якою силою вода діє на тіло; тіло на воду?

20.25. Ваги, на яких стоїть склянка з водою, урівноважені. Чи порушиться рівновага, якщо опустити у воду палець, не торкаючись дна?

Другий рівень

20.26. Чому дальність польоту артилерійського снаряда залежить від довжини ствола гармати (див. Малюнок)?

20.27. На тіло масою 5 кг діють дві сили: 8 і 12 Н. Яким може бути модуль прискорення цього тіла?

20.28. Деяка сила надає порожньому візку прискорення 1,2 м/с2, а навантаженому — прискорення 0,3 м/с2. У скільки разів маса вантажу відрізняється від маси візка?

20.29. Визначте прискорення тіла масою 0,5 кг під дією двох прикладених до нього сил (див. рис. а, б, в), якщо F1 = 3 Н, F2 = 4 Н.

20.30. Із яким прискоренням можна піднімати за допомогою троса вантаж масою 500 кг, якщо трос витримує максимальну силу натягу 15 кH?

20.31. Підіймальний кран піднімає вантаж масою 1 т. Якою буде сила натягу троса на початку підйому, якщо вантаж рухається (дуже короткочасно) з прискоренням 25 м/с2?

20.32. Нерухома хокейна шайба масою 250 г після удару ключкою, що триває 0,02 с, ковзає по льоду зі швидкістю 30 м/с. Визначте середню силу удару.

20.33. Автомобіль масою 2 т, рушивши з місця, за 40 с набув швидкості 36 км/год, потім рухався прямолінійно рівномірно. Гальмуючи перед перехрестям, автомобіль зупинився за 8 с. Якою була рівнодійна прикладених до нього сил під час розгону; під час прямолінійного рівномірного руху; під час гальмування?

20.34. Швидкість автомобіля змінюється за законом v= 10 + 0,5t. Визначте рівнодійну всіх прикладених до нього сил, якщо маса автомобіля 1,5 т.

20.35. Швидкість тіла змінюється за законом v = 5 - 3t під дією сили 6 Н. Визначте масу тіла.

20.36. Який об’єм алюмінієвого бруска, якщо поблизу поверхні Землі на нього діє сила тяжіння 270 Н? Густина алюмінію — 2700 кг/м3.

20.37. Яка густина каменю об’ємом 1,5 дм3, якщо поблизу поверхні Землі на нього діє сила тяжіння 60 Н?

20.38. На мідну кулю об’ємом 120 см3 діє сила тяжіння 8,5 Н. Суцільна ця куля чи порожниста? Густіша міді — 8900 кг/м3.

20.39. На рисунку показано автомобіль, колеса якого буксують. Куди напрямлена сила тертя, що діє: а) на провідне колесо; б) на дорогу?

20.40. Із яким максимальним прискоренням може рухатися горизонтальною дорогою автомобіль, якщо коефіцієнт тертя між його шинами і дорогою 0,2?

20.41. За умов недостатньої видимості водієві автомобіля необхідно бути дуже уважним за кермом. Із якою швидкістю може їхати водій, якщо видимість за умов густого туману 10 м, а коефіцієнт тертя під час гальмування дорівнює 0,25?

20.42. Із якою швидкістю ви порадили б водієві їхати в тумані, якщо видимість 15 м, а коефіцієнт тертя під час гальмування дорівнює 0,3?

20.43. До якої швидкості може розігнатися автомобіль за 3 с, якщо коефіцієнт тертя між шинами й дорогою дорівнює 0,5?

20.44. Водій почав гальмування за швидкості автомобіля 90 км/год. Визначте час гальмування й гальмівний шлях, якщо коефіцієнт тертя дорівнює 0,5. Дослідіть, як залежить час гальмування й гальмівний шлях автомобіля від початкової швидкості. Під час гальмування на всі колеса автомобіля діє максимально можлива сила тертя.

20.45. Чи однаково стискуються буферні пружини під час зіткнення навантаженого та порожнього вагонів?

20.46. Учень стверджує, що в перетягуванні канату перемагає той, хто тягне канат сильніше. Чи згодні ви з цим твердженням?

20.47. Два хлопчики розтягують динамометр. Кожний прикладає силу 50 Н. Що показує динамометр?

20.48. Чи розірветься мотузка, що витримує силу натягу до 100 Н, якщо двоє тягнуть її в різні боки із силами по 75 Н?

Третій рівень

20.49. Чи обов’язково рух тіла напрямлений у бік діючої на нього сили? Обґрунтуйте свою відповідь.

20.50. Якої швидкості набуло нерухоме тіло масою 500 г, якщо під дією сили 5 Н воно пройшло шлях 80 см?

20.51. Літак масою ЗО т торкається посадкової смуги, маючи швидкість 144 км/год. Яка сила опору рухові, якщо літак до зупинки пробігає смугою 800 м?

20.52. Снаряд масою 15 кг унаслідок пострілу набуває швидкості 600 м/с. Визначте середню силу, з якою порохові гази тиснуть на снаряд, якщо довжина ствола 1,8 м. Рух снаряда у стволі вважайте рівноприскореним.

20.53. Кулька масою 500 г скотилася з похилої площини довжиною 80 см, маючи початкову швидкість 2 м/с. Яку швидкість мала кулька в кінці руху, якщо рівнодійна всіх сил, що діють на кульку, дорівнює 10 Н?

20.54. Поїзд почав гальмувати на швидкості 54 км/год, не доїжджаючи 200 м до семафора. Маса поїзда 2000 т, під час гальмування діє сила тертя 2 МН. На якій відстані від семафора перебував поїзд через 10 с після початку гальмування; через 30 с?

20.55. Теплохід під час зіткнення з човном може потопити його, не отримавши жодних ушкоджень. Як це узгоджується з рівністю дії та протидії?

20.56. Кінь тягне віз (див. Малюнок). За третім законом Ньютона сила, з якою кінь діє на віз, дорівнює силі, з якою віз діє на коня. Чому ж віз рухається за конем, а не навпаки?





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити