Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!
Fiam fizika házijában segítség
tothjakab1973
kérdése
484
Három kérdésem lenne, kérlek írjátok le a megoldás menetét is.
1. Sima vízszintes síkon fekvő, egymással érintkező m1=1,7 kg és m2 tömegű testet F=31,1 N erővel toljuk egyszer egyik, másszor másik irányba. Második esetben hányszorosa a két test közt fellépő erő az első esetéhez képest? Legyen a két test össztömege 7,2 kg.
2. Egy megadott sűrűségű fa kockát nála 2,1-szer sűrűbb folyadékra helyezünk. Adott tömegű fémnehezéket helyezve a kocka tetejére, annak felső lapja pont a víz szintjéhez kerül. Hányszor nagyobb nehezéket kell a kocka tetejére tenni, ha a kocka oldalméretét 3,2-szeresre, de sűrűségét 1,9-ed részére változtatjuk és ugyanúgy a felső lapja egy szintben van a vízzel?
3. Egy test harmonikus rezgőmozgást végez, összes energiája 810 J. Mekkora a potenciális energiája, amikor a kitérés az amplitúdó 5,4-ad része?
Előre is nagyon köszönöm!
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
fizika, házi, segítség, rezgőmozgás, harmonikus, Sűrűség, folyadék, sík, test, tömeg
0
Középiskola / Fizika
Válaszok
3
bongolo{ }
válasza
1)
Nincs megadva súrlódási tényező, úgyhogy biztos nincs súrlódás.
`m_1=1.7\ kg`
`m_1+m_2=7.2\ kg` ezért `m_2=5.5\ kg`
`F=31.1\ N`
Itt egyedül ezt a nagyon fontos összefüggést kell tudni: `F=m·a`
Tekintsük először úgy, hogy össze van ragadva a két test egyetlen `m=7.2\ kg` tömegűvé. Ezt tolja az `F` erő, és ettől az erőtől a test ekkora `a` gyorsulással gyorsul:
`F=m·a`
`a=F/m=(31.1\ N)/(7.2\ kg)=...\ m/s^2` számold ki.
Na most mindkét test ugyanekkora gyorsulással gyorsul akkor is, ha nincsenek összeragasztva (nem tudnak mással). Amelyik elől van, azt a kettejük között fellépő erő gyorsítja (mert nincs más). Vagyis ha `F_1`-nek hívjuk ezt az erőt akkor, amikor az `m_1` test van elől (és mi a hátsó `m_2`-t toljuk):
`F_1=m_1·a`
Itt `m_1` és `a` is ismert, ki tudod számolni az erőt.
Ha az `m_2` van elől, akkor az `m_2`-t tolja a két test között fellépő `F_2` erő:
`F_2=m_2·a=...`
0
Még nem érkezett komment!
bongolo{ }
válasza
Ez az előzőhöz képest sokkal nehezebb feladat...
2)
Itt olyanokat kell tudni, hogy a sűrűség `ρ=m/V`, a súly `F=m·g`, meg hogy a felhajtóerő pont annyi, mint a kiszorított folyadék súlya (és persze ha egy tárgy `V` térfogatú része merül bele a folyadékba, akkor `V` térfogatnyi folyadékot szorí ki). Ez még nem lenne bonyolult, de sok trükközés van azzal, hogy mi mennyi. Attól lesz nehéz.
`ρ_"fa"` legyen a fa sűrűsége
`ρ_"foly"=2.1·ρ_"fa"` a folyadék sűrűsége
A folyadék a sűrűbb, ezért a fa úszik rajta (csak kis része merül bele)
Ha jó nehéz fémet rakunk rá, mondjuk `m` tömegűt, akkor lejjebb süllyed, de még éppen nem süllyed el. Szóval pont a fakocka tetejéig süllyed be a folyadékba, úgy úszik.
Milyen erők hatnak a fakockára?
- Saját magának a súlya lefelé
- A nehezék súlya lefelé
- A felhajtóerő felfelé.
Nézzük ezt mindet:
A fakocka `a` oldalhosszúságú. A térfogata:
`V_"fa"=a^3`
A tömege:
`m_"fa"=ρ_"fa"·V_"fa"`
A súlya `F_"fa"=m_"fa"·g`
Ez az erő lefelé hat rá.
A rárakott nehezék súlya is lefelé nyomja:
`F_"fém"=m·g`
Ezen a két súlyon kívül hat még rá a felhajtóerő, ami a kiszorított folyadék súlya.
- A kiszorított folyadék térfogata pont annyi, mint a fakockáé: `V_"fa"`, hisz a tetejéig bemerül
- A kiszorított folyadék tömege `m_"foly"=ρ_"foly"·V_"fa"`
- A kiszorított folyadék súlya a felhajtóerő: `F_"fel"=m_"foly"·g`
Mivel úszik a leterhelt fakocka is, szóval nem mozog, nem süllyed lefelé, ezért a rá ható erők eredője nulla.
A két súly lefelé hat, a felhajtóerő felfelé, ezért akkor lesz a testre ható erőke eredője nulla, ha ezek nagysága azonos:
`F_"fa"+F_"fém"=F_"fel"`
`ρ_"fa"·V_"fa"·g+m·g=ρ_"foly"·V_"fa"·g`
Lehet egyszerűsíteni `g`-val:
`ρ_"fa"·V_"fa"+m=ρ_"foly"·V_"fa"`
`ρ_"fa"·a^3+m=ρ_"foly"·a^3`
`m=(ρ_"foly"-ρ_"fa")·a^3`
Két esetben is ugyanígy úszik a feladat szerint:
1) A fenti adatokkal
2) Ha nagyobb a kocka (`a` helyett `3.2·a`), de kisebb a sürüsége (`ρ_"fa"` helyett `ρ_"fa"/1.9`) és nagyobb a nehezék (`x·m`). Ez az `x` a kérdés.
Az első esetben még azt tudjuk, hogy `ρ_"foly"=2.1·ρ_"fa"`, vagyis
`m=(ρ_"foly"-ρ_"fa")·a^3`
`m=(2.1·ρ_"fa"-ρ_"fa")·a^3`
`m=1.1·ρ_"fa"·a^3`
A második esetben pedig: (`a` helyett `3.2·a`, `ρ_"fa"` helyett `ρ_"fa"/1.9`, `m` helyett `x·m`)
`x·m=(ρ_"foly"-ρ_"fa"/1.9)·(3.2·a)^3`
`x·m=(2.1·ρ_"fa"-ρ_"fa"/1.9)·(3.2·a)^3`
`1.9·x·m=(3.99·ρ_"fa"-ρ_"fa")·3.2^3·a^3`
`1.9·x·m=2.99·ρ_"fa"·3.2^3·a^3`
Helyettesítsük be itt `m` helyébe az első eset végénél lévő `m`-et:
`1.9·x·(1.1·ρ_"fa"·a^3)=2.99·ρ_"fa"·3.2^3·a^3`
Lehet egyszerűsíteni `ρ_"fa"` valamint `a^3`-nel:
`1.9·x·1.1=2.99·3.2^3`
`x=(2.99·3.2^3)/(1.9·1.1)=...`
0
Még nem érkezett komment!
bongolo{ }
válasza
3)
Ez közepesen nehéz feladat. Azt kell tudni, hogy az `x` hosszúságra kinyújtott rugó energiája `E_r=1/2·D·x^2`, ahol `D` a rugóállandó (ami a rúgó erősségére jellemző szám). Meg persze azt, hogy egy rugó végére akasztott test harmonikus rezgőmozgást végez.
Először egy `bb"bevezetö szöveg"`. Nem tartozik pont ehhez a feladathoz, de jól kell érteni.
Ha egy plafonra erősített rugóra ráakasztunk egy testet (tömeget) és engedjük szép finoman lassan lesüllyedni, akkor a végén nyugalmi helyzetben lesz az egész rugó-test rendszer.
Ezek után ha lassan lejjebb húzzuk a testet `A` hosszon és ott elengedjük, akkor visszaugrik felfelé (mert a rugó felhúzza) és elkezd az egész fel-le rezegni. Ha eltekintünk a surlódástól, akkor harmonikus rezgőmozgást kapunk. A nyugalmi helyzethez képest `A`-val van lejjebb a lenti végpontja, és felfelé is `A`-val van feljebb a felső végpontja. Ezt az `A` hosszúságot nevezzük a rezgés amplitudójának.
Egy ideális rugóval mindezt vízszintesen is el lehet végezni: A vízszintes rugó végére erősített tömeget (kiskocsi) kihúzzuk a null-helyzethez képest jobbra `A` hosszúságban és elengedjük. Ekkor a rugó visszarántja az egészet, nem is áll meg a null-helyen, hanem összenyomja a rugót és elmegy balra is `A` hosszon, majd a +A és -A között rezeg.
Ez a vízszintes elredezés mutatja legjobban az energiaviszonyokat: Amikor valamelyik végállapotban van a rugó (ekkor a test éppen megállt egy pillanatra), akkor az `A` hosszra megnyújtott (vagy összenyomott) rugónak van `E_r=1/2·D·A^2` rugalmas energiája. Amikor pedig a test éppen a null-pozíción halad át, akkor nincs rugalmas energia (mert nincs kinyújtva a rugó), hanem a test `v` sebességgel mozog, a mozgási energiája `E_m=1/2 ·m·v^2`. Más helyeken ki van kicsit nyújtva (vagy össze van nyomva) a rugó, van tehát rugalmas energiája, és van a testnek mozgási energiája is. Ennek a kettőnek az összege minden pillanatban ugyanannyi, ez az energiamegmaradás miatt van. Ez az összeg tehát `1/2·D·A^2`. Ez a rezgőmozgás összes energiája.
A rugalmas energia másik neve potenciális energia. Szóval harmonikus rezgőmozgásnál nem az `m·g·h` a potenciális energia, hanem az `1/2·D·x^2`, amikor `x` a kitérés (jobbra vagy balra).
`bb"Most jön a feladat megoldása:"`
Az össz-energia:
`E=1/2D·A^2=810\ J`
Amikor a kitéres (`x`) az amplitudó 5.4-ed része:
`x=A/5.4`
akkor a rugalmas (potenciális) energia:
`E_r=1/2D·x^2=1/2D·(A/5.4)^2`
`E_r=(1/2·D·A^2)/5.4^2=(810\ J)/5.4^2=...`