حل تمرين هاي فصل چهارم فیزیک دوم دبیرستان

5- اتومبيلي به جرم يك تن با سرعت 72km.h در حركت است. راننده اتومبيل ناگهان مانعي را در 30 متري خود مي بيند و ترمز مي كند. اگر ضريب اصطكاك بين لاستيك اتومبيل و جاده 5/0 باشد، آيا اتومبيل به مانع برخورد مي كند؟

اين تمرين را يك بار با استفاده از قضيه كار و انرژي و بار ديگر با استفاده از معادله هاي فصل حركت شناسي و ديناميك حل كنيد.

جواب: ابتدا مسئله را با استفاده از قضيه كار و انرژي  حل مي كنيم:

الف)

d مسافتي است كه اتومبيل بايد طي كند تا به طور كامل متوقف شود و چون اين مسافت از 30 متر( فاصله اتومبيل تا مانع هنگام ترمز) بيشتر است، پس اتومبيل به مانع برخورد خواهد كرد.

حال مسئله را بدون استفاده از قضيه كار و انرژي حل مي كنيم:

amin حداقل شتاب لازم است تا اتومبيل قبل از برخورد با مانع در فاصله فوق توقف نمايد. حال بايد ببينيم اصطكاك بين لاستيك و اتومبيل چه نيروي بازدارنده اي توليد مي كند:

شتابي كه اين نيرو ايجاد مي كند برابر است با:

ملاحظ مي شود كه اين شتاب كمتر از شتاب لازم است ؟؟؟؟ و بنابراين اتومبيل به مانع برخورد خواهد كرد.

6- آونگي به جرم m و طول L مطابق شكل مقابل به اندازه 60 درجه از وضعيت قائم منحرف و از حال سكون رها مي كنيم.

الف- سرعت آونگ هنگامي كه از وضعيت قائم مي گذرد چقدر است؟

ب- آونگ تاچه ارتفاعي بالا مي رود( از نيروي اتلاف كننده صرفنظر كنيد)؟

جواب: الف) ابتدا انرژي پتانسيل آونگ را هنگامي كه گلوله آن بالاست، محاسبه مي كنيم:

موقع رها كردن آونگ، اين انرژي به تدريج به انرژي جنبشي تبديل مي شود و در وضعيت قائم تمام انرژي جسم از نوع جنبشي خواهد بود. نتيجه مي شود:

ب) چون از نيروهاي اتلاف كننده صرفنظر شده است، پس بنا به اصل پايستگي انرژي مكانيكي، آونگ در طرف ديگر نيز به همان اندازه طرف اول(h ) بالا خواهد رفت.

7- در شكل زير يك واگن تريحي نشان داده شده است. اگر واگن در A ار حال سكون شروع به حركت كند، سرعت آن در B وCچقدر است؟ از اصطكاك قطار با ريل صرفنظر كنيد.

جواب: بنا به اصل پايستگي انرژي مكانيكي براي دو نقطه A و B  خواهيم داشت:

به همين ترتيب براي دو نقطه A و  C خواهيم داشت:

8- در شكل زير هواپيماي بمب افكني كه در ارتفاع 200متري با سرعت 900km/h به طور افقي پرواز مي كند بمب خود را رها مي كند. سرعت بمب در هنگام برخورد با زمين  چقدر است؟( از نيروي اتلاف كننده صرفنظر كنيد).

جواب: انرژي پتانسيل بمب هنگام افتادن تبديل به انرژي جنبشي مي شود. بنا به اصل پايستگي انرژي مكانيكي خواهيمداشت:

9- شخصي به جرم 70 كيلوگرم، 50 پله را در زمان يك دقيقه طي مي كند. توان متوسط او چند وات است؟ ارتفاع هر پله را 30 سانتي متر فرض كنيد.

جواب:

10- آسانسوري با سرعت ثابت 10 نفر مسافر را در 3 دقيقه 80 متر بالا مي برد. اگر جر متويط هر مسافر80kg و جرم آسانسور1000kg باشد، توان متوسط آن چند وات است؟

جواب: