Фізика 9 клас Збірник задач - 2017

РУХ І ВЗАЄМОДІЯ. ЗАКОНИ ЗБЕРЕЖЕННЯ

23. Імпульс. Закон збереження Імпульсу

Якщо одне тіло надає руху другому,

то втрачає стільки свого руху,

скільки його надає.

Р. Декарт

Приклад розв'язання задачі

Коли людина зістрибнула з платформи, що рухалася зі швидкістю 2 м/с, платформа зупинилася. Якої швидкості відносно Землі набула людина після стрибка, якщо маса людини — 50 кг, а маса платформи — 150 кг? Людина після стрибка рухалася горизонтально в напрямі початкового руху платформи.

Розв'язання. Уважаючи сили тертя малими, розглянемо систему тіл «людина-платформа» як замкнуту. Відповідно до закону збереження імпульсу загальний початковий імпульс людини й платформи дорівнює імпульсу людини після стрибка: Звідси:

Перевіряємо одиниці величин:

Підставимо числові значення:

Відповідь: 8 м/с.

Усна розминка

23.1. Які яблука, показані на рисунку, мають імпульс? Обґрунтуйте свою відповідь.

23.2. Підвішена на нитці кулька розгойдується (див. Малюнок). У яких точках траєкторії імпульс кульки дорівнює нулю?

23.3. У яких випадках футбольний м’яч, зображений на рисунках, має імпульс: а) перед ударом футболіста м’яч лежить на траві; б) після удару м’яч летить у повітрі; в) м’яч котиться по траві?

23.4. У якому з випадків імпульс тіла не змінюється: а) парашутист рівномірно опускається; б) поїзд відходить від станції; в) літак здійснює посадку?

23.5. Оцініть, яка з тварин, зображених на рисунках, має під час руху найбільший імпульс.

23.6. Визначте та порівняйте модулі імпульсів: а) тіла масою 5 кг, що рухається зі швидкістю 1 м/с; б) тіла масою 1 кг, що рухається зі швидкістю 5 м/с.

23.7. Кальмар є найбільшим безхребетним мешканцем океанських глибин. Він пересувається, убираючи в себе воду, а потім із величезною силою проштовхує її через особливий отвір, у результаті чого набуває швидкості до 70 км/год. Як називають такий принцип руху?

23.8. Який принцип руху медузи (див. Малюнок)?

23.9. Імпульс тіла, що рухається прямолінійно, збільшився від 5 до 8 кг м/с. Визначте імпульс сили, що діяла на тіло.

23.10. Чи зберігається імпульс: а) снаряда, випущеного з гармати; б) двох більярдних куль під час зіткнення?

23.11. Від чого відштовхується у відкритому космосі ракета, збільшуючи швидкість (див. Малюнок)?

23.12. У конструкції якого транспортного засобу використовують принцип реактивного руху: а) дирижабль; б) космічний корабель; в) автомобіль; г) катер із водометним двигуном; д) літак-винищувач?

Перший рівень

23.13. Надуйте дитячу гумову кульку та, не зав’язуючи отвір, випустіть із рук. Поясніть спостережувані явища.

23.14. Брусок масою 200 г рівномірно зісковзує похилою площиною зі швидкістю 2 м/с. Визначте модуль імпульсу бруска.

23.15. Яка маса тіла, якщо під час руху зі швидкістю 20 м/с його імпульс дорівнює

23.16. Із якою швидкістю котиться візок масою 500 г, якщо його імпульс дорівнює 4 кг ∙ м/с?

23.17. Автобус масою 8 т рушає з місця й набуває швидкості 72 км/год. Визначте зміну імпульсу автобуса за час розгону.

23.18. Унаслідок гальмування імпульс поїзда зменшився від 1,8 ∙ 107 до 1,2 ∙ 107 Який імпульс сили тертя, що діяла на поїзд під час гальмування?

23.19. У результаті ввімкнення двигуна швидкість космічного корабля збільшилася від 7800 до 7840 м/с. Визначте імпульс сили тяги двигуна, якщо маса корабля — 25 т.

23.20. Навантажений вагон масою 80 т, що рухався зі швидкістю 0,4 м/с, зіштовхнувся з порожньою платформою масою 40 т. Із якою швидкістю й куди рухалася платформа перед зіткненням, якщо після нього вагон і платформа зупинилися?

Другий рівень

23.21. Сталева й алюмінієва кульки однакового радіуса рухаються з однаковою за модулем швидкістю. Яка з кульок має більший імпульс? У скільки разів більший?

23.22. Мідна кулька рухається зі швидкістю 2 м/с, алюмінієва кулька такого самого радіуса — зі швидкістю 8 м/с. Імпульс якої кульки більший? У скільки разів?

23.23. Із якою силою діє молоток масою 1 кг на цвях під час удару, якщо швидкість молотка за час удару змінюється на 3 м/с? Тривалість удару 0,01 с.

23.24. Автомобіль масою 1 т, рушивши з місця, за 10 с розігнався до швидкості 20 м/с. Чому дорівнює модуль сили, що розганяла автомобіль?

23.25. У пісні В. С. Висоцького «Обрій» сказано: «...на цих швидкостях піщинка набуває сили кулі». Поясніть слова поета.

23.26. Болід згоряє в атмосфері, не досягаючи поверхні Землі (див. Малюнок). Чи зникає імпульс метеорита?

23.27. Двоє приятелів масами 60 і 30 кг, що стоять на слизькому льоду, намагаються перетягувати канат. Яка швидкість другого приятеля на той момент, коли швидкість першого 1 м/с? У початковий момент приятелі були нерухомі.

23.28. Ящик з піском стоїть на льодовому майданчику. Якої швидкості він набуде, якщо в ньому застрягне куля, що летить горизонтально? Маса кулі — 10 г, швидкість — 500 м/с, маса ящика 25 кг. Тертям ящика об лід знехтуйте.

23.29. Залізничний вагон масою 60 т, що рухається зі швидкістю 1 м/с, зіштовхується з нерухомим вагоном, маса якого 40 т, і зчіплюється з ним. Яка швидкість вагонів після зчеплення?

23.30. Людина, яка біжить зі швидкістю 10 м/с, доганяє візок, що рухається зі швидкістю 1 м/с, і стрибає на нього. З якою швидкістю рухатиметься візок після цього? Маси людини й візка дорівнюють відповідно 60 і 40 кг.

23.31. У човен масою 100 кг, що пропливає під мостом, опускають із моста вантаж масою 50 кг. Якою буде після цього швидкість човна, якщо його початкова швидкість 3 м/с? Опором води знехтуйте.

Третій рівень

23.32. Чи може загальний імпульс двох тіл бути меншим від імпульсу одного із цих тіл? Поясніть свою відповідь.

23.33. Німецький письменник Рудольф Еріх Распе описав життя й дивні пригоди барона фон Мюнхгаузена. У розповіді «За волосся» Мюнхгаузен описує такий епізод: «Схопивши себе за волосся, я щосили смикнув угору й легко витяг з болота й себе, і свого коня, якого міцно стис обома ногами, як щипцями». Чи можна насправді підняти себе за волосся?

23.34. Камінь падає без початкової швидкості. Накресліть графік залежності модуля його імпульсу від часу.

23.35. Камінь підкинули вертикально вгору. Накресліть графік залежності модуля його імпульсу від часу.

23.36. Ліфт масою 200 кг рушає з місця, рухаючись із прискоренням 2 м/с2. Якого імпульсу набуде ліфт, пройшовши 1 м?

23.37. Мисливець стріляє у напрямі руху човна, в якому перебуває. Яку швидкість мав човен, якщо він зупинився після двох пострілів? Маса мисливця з човном — 200 кг, маса заряду 20 г. Швидкість вильоту дробу й порохових газів — 500 м/с.

23.38. Ковзаняр масою М = 70 кг, що стоїть на льоду, кидає в горизонтальному напрямі камінь масою m = 3 кг зі 120 швидкістю v = 8 м/с відносно льоду. Визначте відстань s, на яку відкотиться ковзаняр, якщо коефіцієнт тертя μ = 0,02.

23.39. Ковзаняр, що кинув горизонтально камінь масою 2 кг зі швидкістю 15 м/с, відкотився на 62,5 см. Визначте масу ковзаняра, якщо коефіцієнт тертя ковзанів об лід дорівнює 0,02.

23.40. Снаряд, випущений вертикально вгору, розірвався

у верхній точці траєкторії. Перший осколок масою m1 = 0,5 кг набув швидкості v1 = 800 м/с, напрямленої горизонтально. Другий осколок масою m2 = 2,5 кг полетів угору зі швидкістю v2 = 120 м/с. Яка швидкість v3 третього осколка, якщо його маса m3 = 2,5 кг?





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