Füüsika RKE 102 ülesanded. Karli Klaas 2016 sügissemester

Transkriptio

1 Füüsika RKE 102 ülesanded Karli Klaas 2016 sügissemester

2 1. Kulgliikumine Auto liikus kiirusega 76 km/h. Autojuht märkas liiklusmärki, mis lubas maksimaalseks kiiruseks 40 km/h. Kui palju aega kulus kiiruse vähendamiseks nõutava suuruseni, kui auto kiirenduse oli -2 m/s²? (Vastus: 5 s) Kui suure kiiruse saavutab kiirendusega 0,4 m/s² liikuv mootorrattur 15 sekundi jooksul, kui tema algkiirus on 5 m/s?

3 Laev sõitis 4 tundi idakursil kiirusega 38 km/h ja seejärel 2,5 tundi lõunakursil kiirusega 24 km/h. Kui kaugele algpunktist laev selle ajaga jõuab? Kui suur oli laeva keskmine kiirus?

4 2. Keskmine kiirus Esimene auto sõitis poole teest kiirusega 60 km/h ja teise poole teest kiirusega 90 km/h. Teine auto sõitis esimes poole sõiduajast 60 km/h ja teise poole sõiduajast kiirusega 90 km/h. Leida autode keskmine kiirus.

5 Keskmine kiirus Auto sõidab linnast A linna B pool aega kiirusega 55 km/h ja pool aega kiirusega 90 km/h. Tagasi linna A sõidab auto poole teest kiirusega 55 km/h ja teise poole teest kiirusega 90 km/h. Kui suur on keskmine kiirus sõites linnast A linna B, kui suur sõites linnast B linna A ja kui suu on keskmine kiirus kogu reisi jooksul

6 Vektorid ja skalaarid Teisendage nurgad radiaanides: 20,0 50,0 100,0 Teisendage nurgad kraadides: 0,330rad 2,10 rad 7,70 rad Leia xy- tasandil oleva vektori a x- ja y- komponent. Vektori pikkus on 7,3 m ja tema suund x-telje positiivsest suunast vastupäeva on 250.

7 Auto peab jõudma sihtpunkti, mis asub 3,40 km kaugusel ja 35 idast põhja suunas. Tänavad on põhja-lõuna ja idalääne suunalised. Kui pika tee peab auto minimaalselt sihtpunkti jõudmiseks läbima?

8 Toa kõrgus on 3 m ja põranda mõõtmed 3,70 x 4,30 m. Ühes nurgas lae all istuv kärbes lendab diagonaalselt põranda nurka. Kui pika tee läbib kärbes?

9 3. Kiirendusega liikumine Arvuta kuuli liikumise kiirendus 0,6 m pikkuses püssirauas, kui kuuli kiirus sealt väljudes on 600 m/s. (Vastus: m/s²) Auto, alustades sõitu, saavutab 250 meetri peal kiiruseks 108 km/h. Milline on auto kiirendus ja 250 m läbimiseks kulunud aeg? (Vastus: 1,8 m/s², 16,7 s )

10 Kehale massiga 3 kg, mis liigub hõõrdevabal pinnal, mõjuvad kaks horisontaalset jõudu. Jõud 9 N mõjub ida poole, jõud 8 N mõjub 62 lääne suunast põhja poole. Kui suur on keha kiirendus?

11 4. Vaba langemine Keha langeb vabalt 80 m kõrguselt. Millise teepikkuse see läbib langemise viimasel sekundil? (Vastus: 35 m) Kui suure kiirusega peab viskama kivi 20 m kõrguselt sillalt vertikaalselt alla, et ta jõuaks veepinnani 1 s pärast?

12 Millise algkiirusega tuleb visata vertikaalselt ülesse keha, et ta langeks viskepunkti tagasi 1 min pärast? Kui kõrgele keha tõuseb? 44,1m kõrguselt tornist visati kivi horisontaalsuunas algkiirusega 5 m/s. Leida kivi langemise aeg ja kukkumiskoha kaugus torni jalamist

13 5. Ringliikumine Auto ratta raadius on 30 cm ja nad teevad 0,15 sekundiga ühe täispöörde. Kui suure kiirusega liigub auto? Käia diameetriga on 250 mm on tööpinna joonkiirus 12,56 m/s. Määrata käia nurkkiirus ja pöörlemisperiood Auto liigub kurvis, mille raadius on 40 m. Leida auto kiirus, kui kesktõmbekiirendus on 10 m/s²

14 Pesapallimängija viskab pesapallikiirusega 85 miili tunnis (mph) ja pöörlemiskiirusega 1800 p/min. Mitu täispööret teeb pall teel kodupesani? Palli tee võtame sirgjooneks pikkusega 60 jalga (ft) (1 miil = 1600m 1 jalg = 0,3 m ) 10 m kõrgusest tornist alla hüpanud ujuja jõudis teha enne veepinnani jõudmist 2,5 kordse salto. Kui suur oli keskmine nurkkiirus? Algkiiruse vertikaalsuunalike komponent lugeda nulliks

15 6. Töö Jäätükk libiseb hõõrdumiseta kaldpinnal, mille tõusunurk on 50. Libisemist takistab nöör, mille tõmbejõud on 50 N piki kaldpinda ülesse. Kui jäätükk on läbinud 0,5 meetrit, on tema kineetiline energia 80 J. Kui palju suurem oleks jäätüki kineetiline energia siis kui nöör tema libisemist ei takistaks?

16 80 kg massiga keha tõstmine 30 m kõrgusele koosneb kolmest etapist: m pikkusel lõigul kasvab keha kiirus nullist kuni 5 m/s m tõstetakse keha ühtlase kiirusega 5 m/s viimasel meetril aeglustub keha liikumine kuni seisma jäämiseni Kui palju tööd teeb tõstemehhanism?

17 Energia Kivi massiga 30 g lastakse vabalt langema 40 meetri kõrguselt. Arvuta kivi potentsiaalne ja kineetiline energia 2 sekundi pärast.

18 Keha massiga 0,1 kg visatakse kiirusega 12 m/s vertikaalselt üles. Arvuta keha kineetiline energia tõusu algul. Leia keha potentsiaalne ja kineetiline energia 5 meetri kõrgusel. (Vastus: 7,2 J; 5 J; 2,2 J)

19 7. Impulss 1,2-tonnise massiga auto sõidab kiirusega 72 km/h. Kui suur on selle auto impulss? Püssist tulistamisel on kuuli algkiirus 600 m/s. Püssi mass on 3 kg ja kuuli mass 10 g. Milline on püssi tagasilöögi kiirus, kui püssi hoida lahtiselt käes?

20 Kosmoselaev liigub Maa suhtes kiirusega 4300 km/h. Põhimoodulist massi m tõugatakse ära mootor massiga 4m, kiirusega 82 km/h. Kui suur saab olema põhimooduli kiirus Maa suhtes?

21 impulss Tüdruk sõidab mäest kelguga alla. Tüdruku ja kelgu mass kokku on30 kg. Tüdruk hakkab paigalseisust liikuma ning liigub ühtlaselt kiirenevalt kiirendusega 0,6 m/s²². 50 m läbimise järel sõidab tüdruk otsa mäe jalamil seisvale poisile massiga 25 kg, kes kukub tüdruku kelgule ning koos libisevad tüdruk, poiss ja kelk edasi. Kui suur oli tüdruku kiirus enne põrget ja kui suure kiirusega liikusid nad koos edasi?

22 1. Kontrolltöö teemad 1. Kulgliikumine 2. Keskmine kiirus 3. Kiirendusega liikumine 4. Vaba langemine 5. Ringliikumine ja pöörlemine 6. Töö ja energia 7. Impulss

23 1. Ohmi seadus Vooluahela lõiku läbiva elektrivoolu tugevus on võrdeline selle lõigu otste vahelise pingega ja pöördvõrdeline lõigu takistusega I= U R R= U I R = ρ l S

24 Arvuta järgmiste kehade takistused: 100 m pikkune ja 1 mm² ristlõike pindalaga vasktraat. ρ=1, Ωm 400 m pikkune ja 0,5 mm² ristlõike pindalaga alumiiniumtraat. ρ=2, Ωm Volframtraadi pikkus on 30m. Milline on selle traadi ristlõikepindala, kui tema otstele rakendatud pinge 49,5V, tekitab temas voolu tugevusega 1,5A (ρ=5,25*10 8 Ωm)

25 Südant läbiv vool suurusega 50 ma on surmav. Milline kätele rakendatud pinge on surmav kui inimese takistus on 2 kω? Traadi pikkusega 100m ning ristlõike pindalaga 5mm² otstele on rakendatud pinge 34,4V. Millise eritakistusega materjalist on traat valmistatud, kui voolutugevus on 4A?

26 10 meetri pikkune vasktraat on keeratud pooliks ja ühendatud vooluahelasse. Pinge pooli otstel on 12 V ja voolutugevus poolis 1,5 A. Kui suur on traadi läbimõõt? Kui suur on juhtme eritakistus, kui juhtme diameeter on 1,0 mm, pikkus 2,0 m ja takistus 50 mω?

27 2. Coulomb i seadus Kahel ühesugusel metallkeral on võrdsed laengud 1,00 nc. Milline peab olema kerade mass, et elektriline tõukejõud tasakaalustaks gravitatsioonilise tõmbejõu? 11 Nm2 G=6,67*10 kg 2 k= 1 =9*10 9 Nm2 4πɛ 0 C 2

28 Kahe väikese kera laengute summa on 10 nc. Kerad asetsevad teineteisest 30 mm kaugusel õlis ( =2,1) ning tõmbuvad jõuga100 μn. Leida kerade laeng.

29 Punktlaengud 5,0 nc ja -15 nc asetsevad teineteisest 8,0 cm kaugusel. Kuhu tuleks paigutada kolmas laeng, et esimese kahe laengu mõju temale tasakaalustuks?

30 3. Termodünaamika Kui kõrgele saaks tõsta ühetonnise koorma energiaga, mis vabaneb klaasi tee jahtumisel? Klaasi ruumala on 250 cm³, tee algtemperatuur 100 ºC, lõpptemperatuur aga 20 ºC. Eeldatakse, et kogu vabanenud energia õnnestub kasutada koorma tõstmiseks. ρ=1000 kg/m³ c= 4200 J/kg K

31 Õhk, mille ruumala oli 1,45 m³, temperatuur 20 ºC ja rõhk 100 kpa, veeldati. Kui suur on vedela õhu ruumala, kui ta tihedus on 861 kg/m³? M= 0,029 kg/mol R=8,31 J/K mol

32 1 kg vett normaalrõhul (p = 1, pa) ja temperatuuri 100 C muudeti veeauruks temperatuuri 100 C. Vee ruumala kasvas 1*10 3 m³ kuni 1,671 m³ aurufaasis. Kui palju tegi süsteem tööd? Kui palju anti süsteemile soojusena energiat? Kui palju muutus süsteemi siseenergia? L=2256 kj/kg

33 Keeduspiraali võimsus on 200 W. Spiraaliga soojendatakse 100 g vett tem. 23 C keemiseni. Palju kulub selleks aega? C=4200 J/kg K

34 Kaks 50 g massiga jääkuubikut visatakse 200 g soojuslikult isoleeritud vette. Vee algtemperatuur on 20 C, jääl -15 C. Milline on lõpptemperatuur soojuslikus tasakaalus? Milline on lõpptemperatuur soojuslikus tasakaalus kui kasutada ühte kuubikut?

35 4. Termodünaamika järg Õhu tihedus toas on 1,2 kg/m³ ja rõhk 100 kpa. Arvutage õhu absoluutne temperatuur ja temperatuur Celsiuse kraadides. Õhu molaarmass on 0,029 kg/mol. R= 8,31 J/(mol K).

36 80 liitrises balloonis on 1 kg C0 2 -te temperatuuril 20ºC. Kui suur on gaasi J rõhk? R=8,31 (690 kpa) mol K 50-liitrise mahuga balloonis on hapnik rõhul 2 MPa ja temperatuuril 300 K. Leia selle hapnikukoguse mass. (1,28 kg) Kui suure ruumala võtab enda alla 1 mool gaasi rõhul 1 MPa ja tem. 100 C? (0,0031 m³ =3,1 liitrit)

37 Madalaim võimalik temperatuur kosmoses on 2,7K. Milline on vesiniku molekuli ruutkeskmine kiirus sellel temperatuuril? 3 kg M=2*10 mol Milline on lämmastiku molekuli ruutkeskmine kiirus temperatuuril 20ºC? Millisel temperatuuril on ruutkeskmine sellest poole väiksem? M=28*10 3 kg mol

38 5. Mahtuvus Õhkvahemikuga plaatkondensaatori plaadi pindala on 50 cm², laeng plaatidel 3,0*10 8 C ja pinge plaatide vahel 300 V. Leida plaatidevaheline kaugus. (4,4*10 4 m) Arvutada plaatkondensaatori mahtuvus, kui plaadi pindala on 0,010 m², plaatidevaheline kaugus 0,10 mm ja dielektrikuks on parafiin ( =2,1) (1,86*10 9 F)

39 Plaatkondensaatoril on ringikujulised plaadid, r=8,2 cm ja vahekaugus d= 1,3 mm. Kui suur on kondensaatori mahtuvus? Kui suur laeng saab kondensaatorile anda kui lubatud pinge on 120 V? (144 pf, 17,3 nc )

40 2. Kontrolltöö teemad 1. Ohmi seadus 2. Coulomb i seadus 3. Termodünaamika 4. Mahtuvus

41 Kokkuvõte Volframtraadi pikkus on 30m. Milline on selle traadi ristlõikepindala, kui tema otstele rakendatud pinge 50V, tekitab temas voolu tugevusega 1,5A ρ = 5, Ω m

42 Kahe samanimelise punktlaengu vahel, mis paiknevad petrooleumis (ε=2,0) teineteisest 10 cm kaugusel, mõjub elektrostaatiline tõukejõud. Kui kaugele teineteisest tuleks paigutada punktlaengud vaakumis, et tõukejõud oleks niisama suur?

43 10 g veeauru temperatuuril 100 C suunati vette massiga 200 g. Vee algtemperatuur oli 25 C ja asus 50 g massiga alumiiniumnõus. Milline oli vee lõpptemperatuur? Vee erisoojus 4200 J/kg K Alumiiniumi ersoojus 880 J/kg K Vee aurumissoojus 2, J/kg