Упруго отражается что значит
Упруго отражается что значит
Маленький шарик падает сверху на наклонную плоскость и упруго отражается от неё. Угол наклона плоскости к горизонту равен 30°. На какое расстояние по горизонтали перемещается шарик между первым и вторым ударами о плоскость? Скорость шарика непосредственно перед первым ударом направлена вертикально вниз и равна 1 м/с.
Кинематические уравнения движения шарика имеют вид:
В момент второго соударения шарика с плоскостью откуда
Решая систему уравнений, получаем:
и
Из рисунка видно, что
Ответ:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом: (в данном случае: условия равновесия твёрдого тела в инерциальной системе отсчёта: равенство нулю суммы внешних сил, действующих на тело, и моментов внешних сил относительно выбранной оси вращения); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3 | |||||||
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пунктам II и III, представлены не в полном объёме или отсутствуют. В решении имеются лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не зачёркнуты. В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. Отсутствует пункт V, или в нём допущена ошибка. | 2 | |||||||
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. Задачи 29 и 30 на ЕГЭ по физикеЭксперт ЕГЭ Н. Л. Точильникова Это может быть кинематика, динамика, динамика движения по окружности, задача на законы сохранения в механике, статику или гидростатику. Например, задача на движение тела, брошенного под углом к горизонту: Итак, убираем построения, которые нам больше не нужны: Теперь нужно выбрать систему отсчета. С началом отсчета все ясно, очевидно, мы берем его в точке падения шарика. А вот с направлениями осей все не так просто. Можно выбрать оси традиционным способом: « » горизонтально и « » вертикально: Но при таком выборе осей трудно определить точку падения. Поэтому в подобных задачах оси обычно выбирают иначе: « » вдоль наклонной плоскости, а « » перпендикулярно наклонной плоскости: При таком выборе осей точка падения определяется элементарно: там координата « » обращается в ноль. Зато движение становится равноускоренным по двум осям, поскольку ускорение проектируется на обе оси: — противолежащий катет; Начальная скорость также проектируется на обе оси: – прилежащий катет; Зависимости координат от времени при равноускоренном движении выражаются формулами: Подставляя значения проекций скорости и ускорения, получаем: Конечная координата y также равна нулю, так как тело падает на наклонную плоскость. Абсолютно упругий и абсолютно неупругий ударМеханическое взаимодействие в природе можно условно разделить на ударное и безударное. Безударное взаимодействие – это притяжение и отталкивание. Для ударного взаимодействия в задачах механики применяют закон сохранения импульса. Виды ударовАбсолютно упругий и абсолютно неупругий удары – это два крайних случая на шкале ударного взаимодействия При ударах большинства реальных тел часть энергии всегда тратится на деформацию этих тел. Поэтому, удары большинства реальных тел лежат на шкале между двумя крайними видами ударов. Рассмотрим движение тел вдоль одной прямой. Тела либо двигаются навстречу, либо одно тело догоняет другое. Абсолютно неупругий ударСуть абсолютно неупругого удара кратко можно описать так: Две капли ртути катились, ударились, слились в общую каплю ртути. Нарисуем капли ртути до удара. Отметим на рисунке массу каждой капли. Скорости капель укажем с помощью векторов, направленных по движению каждой капли. Нарисуем ось, для того, чтобы определить знак для импульса каждой капли. Импульс, сонаправленный с осью, будет иметь положительный знак, направленный против оси – отрицательный. Сложим векторы импульсов, чтобы найти общий импульс системы – вектор \(\vec Каждый импульс запишем со своим знаком Сделаем второй рисунок, описывающий ситуацию после абсолютно неупругого удара. Ось поможет выбрать знак для импульса капли. На рисунке скорость сонаправлена с осью, поэтому, импульс капли после удара имеет положительный знак. Примечание: Иногда в условии задачи не уточняется, в какую сторону будет двигаться тело после удара. В таком случае, направление движения выбираем сами (влево или вправо на рисунке). Если в ходе решения получим импульс тела, или его скорость со знаком минус, значит, тело движется в противоположную сторону от указанного нами направления. Такой выбор направления ошибкой считаться не будет. А знак минус подскажет, что импульс (и скорость) нужно развернуть в противоположную сторону. Значит, закон сохранения импульса для абсолютно неупругого удара запишем в таком виде:
Примечание: Встречаются задачи вида: человек на льду бросил гирю в горизонтальном направлении, гиря полетела в одну сторону, а человек – в противоположную. Такие задачи решаем, применяя принципы для абсолютно неупругого удара. С той лишь разницей, что меняем местами рисунки до и после удара. Вначале тела находились вместе, после броска – разлетелись в противоположные стороны. Абсолютно упругий ударКратко суть абсолютно упругого удара опишем так: Два бильярдных шара катились, без деформации ударились, и разбежались в разные стороны. Составим рисунок для ситуации до удара. Отметим на рисунке массу каждого шара. Скорости шаров укажем с помощью векторов, направленных по движению каждого шара. Запишем импульсы шаров до удара Нарисуем ось, чтобы определить знаки импульсов каждого шара. Сонаправленный с осью импульс имеет знак «+», направленный против оси – знак «-». Сложим импульсы и найдем общий импульс системы – вектор \(\vec Каждый импульс записываем со своим знаком На втором рисунке опишем задачу после абсолютно упругого удара. Укажем массы шаров, их скорости нарисуем стрелками в направлении движения каждого шара. Обозначим скорости символами \(\vec С помощью проведенной оси выбираем знаки импульсов шаров. Составим выражение для общего импульса после удара. Для замкнутой системы выполняется закон сохранения импульса Запишем его в развернутом виде для абсолютно упругого удара:
Алгоритм решения задач на тему закон сохранения импульсаРешение большинства задач на закон сохранения импульса можно проводить по такому алгоритму: Если тела двигаются под углом друг к другу (вдоль непараллельных прямых)При решении таких задач, нужно помнить, что, векторы \( \vec Маленький шарик падает сверху на наклонную плоскость и упруго отражается от неё. Угол наклона плоскости к горизонту равен 30°6429. Маленький шарик падает сверху на наклонную плоскость и упруго отражается от неё. Угол наклона плоскости к горизонту равен 30°. На какое расстояние по горизонтали перемещается шарик между первым и вторым ударами о плоскость? Скорость шарика в момент первого удара направлена вертикально вниз и равна 1 м/с. Поэтому сразу после первого удара вектор скорости шарика направлен под углом к горизонту, то есть под углом б к оси Y (угол б = 30°). Вектор ускорения свободного падения g имеет проекции на оси X и Y, равные Запишем закон равноускоренного движения шарика (в промежутке между первым и вторым ударами) в проекциях на оси X и Y: Пусть через время t=ф после первого соударения шарик ударится о наклонную плоскость во второй раз. В этот момент времени координата y шарика обратится в ноль, то есть За это время шарик сместится вдоль оси X (то есть вдоль наклонной плоскости) на расстояние При этом перемещение шарика по горизонтали составит Считая, что ускорение свободного падения g=10 м/с2, получим численный ответ: Упруго отражается что значитЗакон сохранения механической энергии и закон сохранения импульса позволяют находить решения механических задач в тех случаях, когда действующие силы неизвестны. Примером такого рода задач является ударное взаимодействие тел. С ударным взаимодействием тел нередко приходится иметь дело в обыденной жизни, в технике и в физике (особенно в физике атома и элементарных частиц). Ударом (или столкновением ) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения. Во время столкновения тел между ними действуют кратковременные ударные силы, величина которых, как правило, неизвестна. Поэтому нельзя рассматривать ударное взаимодействие непосредственно с помощью законов Ньютона. Применение законов сохранения энергии и импульса во многих случаях позволяет исключить из рассмотрения сам процесс столкновения и получить связь между скоростями тел до и после столкновения, минуя все промежуточные значения этих величин. Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело. При абсолютно неупругом ударе механическая энергия не сохраняется. Она частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел (нагревание). Обозначим скорость ящика с застрявшей в нем пулей через
При застревании пули в песке произошла потеря механической энергии:
Отношение – доля кинетической энергии пули, перешедшая во внутреннюю энергию системы:
Эта формула применима не только к баллистическому маятнику, но и к любому неупругому соударению двух тел с разными массами. При Дальнейшее движение маятника можно рассчитать с помощью закона сохранения механической энергии:
где – максимальная высота подъема маятника. Из этих соотношений следует:
Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел. Во многих случаях столкновения атомов, молекул и элементарных частиц подчиняются законам абсолютно упругого удара. При абсолютно упругом ударе наряду с законом сохранения импульса выполняется закон сохранения механической энергии. Центральным ударом шаров называют соударение, при котором скорости шаров до и после удара направлены по линии центров. В общем случае массы и соударяющихся шаров могут быть неодинаковыми. По закону сохранения механической энергии
Мы получили систему из двух уравнений. Эту систему можно решить и найти неизвестные скорости и шаров после столкновения:
Таким образом, пользуясь законами сохранения механической энергии и импульса, можно определить скорости шаров после столкновения, если известны их скорости до столкновения. Частным случаем нецентрального упругого удара может служить соударение двух бильярдных шаров одинаковой массы, один из которых до соударения был неподвижен, а скорость второго была направлена не по линии центров шаров (рис. 1.21.3). После нецентрального соударения шары разлетаются под некоторым углом друг к другу. Для определения скоростей
|