NÁRAZ LOPTY NA STENU - FUTBAL, TENIS, PINGPONG A INÉ

Lopta hmotnosti 0,125 kg narazila kolmo na zvislú stenu rýchlosťou 20 m.s^-1 a odrazila sa od nej rýchlosťou 15 m.s^-1 . . .

• Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku vektory hybnosti lopty pred nárazom a po odraze.
• Vyjadrite vzťah medzi veličinami hybnosť lopty a rýchlosť jej pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť hybnosti lopty pred jej nárazom na stenu a po odraze.
• Nakreslite do obrázku vektor zmeny hybnosti lopty počas daného fyzikálneho deja.
• Vypočítajte veľkosť zmeny hybnosti lopty počas uvedeného fyzikálneho deja (pozor na znamienka).
• Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na loptu a zmenou jej hybnosti veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• S využitím predchádzajúceho vzťahu vypočítajte veľkosť priemernej sily, ktorou lopta pôsobila na stenu, ak náraz trval 0,05 s.
• Aké ďalšie silové pôsobenie vzniklo počas uvedeného deja ? Tvrdenie zdôvodnite.

2.2

ČO VŠETKO SA POHYBUJE PRI VÝSTRELE Z PUŠKY?

Pri výstrele z pušky strela s hmotnosťou 20 g preletela hlavňou za 0,01 s a získala rýchlosť 800 m.s^-1 . . .

• Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku vektory hybnosti strely aj pušky v okamihu po výstrele.
• Aká bola celková hybnosť sústavy puška - strela pred výstrelom?
• Vyjadrite veličinovou rovnicou zákon zachovania hybnosti pre popísaný dej. Veličinovú rovnicu zdôvodnite.
• Analyzujte situáciu z hľadiska celkovej hybnosti sústavy oboch telies po výstrele.
• Použitím zákona zachovania hybnosti určte rýchlosť pušky pri spätnom náraze, ak jej hmotnosť je 5 kg.
• Aké sily pôsobia pri výstrele z pušky a na čo pôsobia? Nakreslite vektory týchto síl do obrázku.
• Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na strelu a zmenou jej hybnosti veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• S využitím druhého pohybového zákona vypočítajte veľkosť sily, ktorá pri výstrele pôsobila na strelu v hlavni.

2.3

ČO SA STANE, AK SA POKÚSITE NASKOČIŤ NA ROZBEHNUTÝ VOZÍK?

Človek s hmotnosťou 75 kg beží pozdĺž trate rýchlosťou 10,8 km.h^-1, dobehne k vozíku s hmotnosťou 50 kg , ktorý ide po koľajniciach rýchlosťou 1,8 km.h^-1 a naskočí naň . . .

• Nakreslite danú situáciu v okamihu, keď človek ešte na vozík nenaskočil a zakreslite do obrázku vektory hybnosti oboch telies sústavy človek - vozík.
• Nakreslite danú situáciu v okamihu, keď človek už na vozík naskočil a zakreslite do obrázku vektor hybnosti sústavy človek - vozík.
• Odhadnite, ako sa zmení rýchlosť pohybu vozíka po naskočení človeka naň. Svoj odhad zdôvodnite.
• Vyjadrite veličinovou rovnicou celkovú hybnosť sústavy človek - vozík pred naskočením človeka na vozík a po ňom.
• Vyjadrite veličinovou rovnicou zákon zachovania hybnosti pre popísaný dej. Veličinovú rovnicu zdôvodnite.
• Vypočítajte veľkosť rýchlosti sústavy telies človek - vozík.
• Mohla by nastať situácia, že po naskočení človeka na vozík by sústava ostala v pokoji? Popíšte danú situáciu.

2.4

PREČO MUSÍ VÝSADKÁR PRI VÝSKOKU Z LIETADLA POČÍTAŤ S VETROM?

Na výsadkára s celkovou hmotnosťou 80 kg pri páde pôsobí vplyvom vetra bočná sila veľkosti 100 N . . .

• Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku vektory síl, ktoré pri pohybe na výsadkára pôsobia.
• S akým zrýchlením a v akom smere by sa pohyboval výsadkár za bezvetria? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na výsadkára pri jeho pohybe s vplyvom vetra a jej zložkami veličinovou rovnicou. Zdôvodnite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť výslednej sily pôsobiacej na výsadkára pri danom bočnom vetre.
• Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na výsadkára a veľkosťou zrýchlenia jeho pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte uvedenú rovnicu.
• Určte veľkosť zrýchlenia pohybu výsadkára pri danom bočnom vetre.

2.5

AKÚ VEĽKÚ SILU VYVINIE LOKOMOTÍVA VLAKU PRI ROZBIEHANÍ?

Vlak s hmotnosťou 1,2.10⁶ kg má pri rozbiehaní dosiahnuť za 45 s rýchlosť 15 m.s^-1 . . .

• Nakreslite danú situáciu za predpokladu, že vlak sa rozbieha rovnomerne zrýchleným pohybom. Zakreslite do obrázku vektory všetkých síl, ktoré pri rozbiehaní na vlak pôsobia, (aj s vplyvom trenia) a vektor zrýchlenia pohybu vlaku.
• Vyjadrite vzťah medzi rýchlosťou pohybu vlaku a časom, za ktorý danú rýchlosť vlak dosiahne, veličinovou rovnicou (predpokladáme, že pohyb vlaku je rovnomerný zrýchlený). Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte veľkosť zrýchlenia pohybu vlaku pri jeho rozbiehaní.
• Určte všeobecne, ako vypočítate veľkosť výslednice síl pôsobiacich na vlak počas rozbiehania.
• Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na vlak pri jeho rozbiehaní a veľkosťou zrýchlenia jeho pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte uvedenú rovnicu.
• Akú veľkú silu musí lokomotíva vyvinúť, ak predpokladáme, že trecia sila, ktorá pôsobí proti pohybu, je 0,005 z tiažovej sily pôsobiacej na vlak?
• Akú veľkú silu musí vyvinúť lokomotíva pri rovnomernom pohybe vlaku?

2.6

2.5 PREČO NA STRMOM SVAHU PRI LYŽOVANÍ DOSIAHNEME VÄČŠIU RÝCHLOSŤ?

Lyžiar s hmotnosťou 80 kg stojí na miernom svahu, ktorý predstavuje naklonenú rovinu s uhlom sklonu 4^o . . .

• Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku vektory všetkých síl, ktoré pri pohybe dolu svahom na lyžiara pôsobia.
• Rozložte v obrázku tiažovú silu, pôsobiacu na lyžiara, na zložky v smere pohybu lyžiara a v smere kolmom na smer pohybu lyžiara.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťami týchto zložiek a uhlom sklonu naklonenej roviny veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Určte všeobecne, ako vypočítate veľkosť výslednice síl pôsobiacich na lyžiara pri jeho pohybe dolu svahom.
• Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na lyžiara pri jeho pohybe dolu svahom a veľkosťou zrýchlenia jeho pohybu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Aká je veľkosť celkovej odporovej sily pri pohybe lyžiara rovnomerným pohybom dolu svahom?
• S akým veľkým zrýchlením sa lyžiar pohybuje, ak je veľkosť celkovej odporovej sily sily pri pohybe 24 N?
• Prečo pri väčšom uhle sklonu naklonenej roviny sa pohybuje lyžiar s väčším zrýchlením?

2.7

KEDY CÍTIA PILOTI V LIETADLÁCH " PREŤAŽENIE "?

Ak pilot s lietadlom urobí slučku vo vertikálnej rovine tzv. looping, v jeho dolnej časti cíti preťaženie, t.j. tlaková sila pôsobiaca na pilota je väčšia ako tiaž pilota. Lietadlo letí rýchlosťou 900 km.h^-1. Pilot s ním urobí looping . . .

• Akú vzťažnú sústavu predstavuje lietadlo s pilotom počas loopingu?
• Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku vektory všetkých síl, ktoré pôsobia na pilota v dolnej a v hornej časti slučky a na bočnej časti slučky.
• V ktorej časti loopingu je výsledná pôsobiaca sila na pilota najväčšia? Svoje tvrdenie nie zdôvodnite.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťami jednotlivých pôsobiacich síl na pilota a jeho hmotnosťou veličinovou rovnicou. Ktoré ďalšie fyzikálne veličiny v rovniciach vystupujú?
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou výslednej pôsobiacej sily na pilota počas loopingu a veľkosťami jej zložiek v dolnej časti slučky, v hornej časti slučky a na bočnej časti slučky veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedené rovnice.
• Určte polomer slučky tak, aby v jej dolnej časti pilot cítil preťaženie päťkrát väčšie, ako ako pri vodorovnom lete, t.j. aby výsledná pôsobiaca sila naň bola päťkrát väčšia ako tiaž pilota.
• Pri vypočítanom polomere určte veľkosť výslednej pôsobiacej sily na pilota v hornej časti slučky a na jej bočnej časti, ak jeho hmotnosť je 90 kg.
• Ako by sa museli zmeniť podmienky letu, aby pilot cítil preťaženie päťkrát väčšie, ako pri vodorovnom lete pri polomere slučky 1000 m?

2.8

KEDY SA NAJPRAVDEPODOBNEJŠIE LANO VÝŤAHU MÔŽE PRETRHNÚŤ?

Oceľový drôt vydrží ťažnú silu s veľkosťou 4000 N. Na drôte je zavesené teleso s hmotnosťou 300 kg . . .

• Nakreslite danú situáciu za predpokladu, že drôt s telesom je v pokoji. Zakreslite do obrázku vektor sily, ktorá na drôt pôsobí.
• Teleso s drôtom začneme zdvíhať rovnomerne zrýchleným pohybom. Akú vzťažnú sústavu predstavuje teleso s drôtom? Zakreslite do obrázku silu, ktorá začne pri zdvíhaní na teleso pôsobiť. Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou tejto sily a veľkosťou zrýchlenia pohybu telesa veličinovou rovnicou. Popíšte a zdôvodnite uvedenú rovnicu.
• Určte všeobecne výslednicu síl pôsobiacich na drôt pri zdvíhaní telesa rovnomerne zrýchleným pohybom.
• Vyjadrite vzťah medzi výslednicou pôsobiacich síl na teleso, ak sa nemá drôt pretrhnúť a ťažnou silou, ktorú vydrží drôt veličinovou rovnicou. Uvedenú rovnicu zdôvodnite.
• S akým najväčším zrýchlením možno teleso pomocou drôtu zdvíhať, aby sa drôt pri zdvíhaní telesa nepretrhol?
• Ako sa zmení opisovaná situácia, ak teleso zavesené na drôte necháme rovnomerne zrýchlene klesať?
• Uveďte príklady z praxe, kde uvedené situácie skutočne nastávajú.

2.9

PREČO MOTOCYKLE ALEBO AUTOMOBILY PRI JAZDE V TERÉNE "SKÁČU "?

Automobil s hmotnosťou 1000 kg sa pohyboval rýchlosťou 54 km.h^-1. Vošiel na vypuklý most s polomerom krivosti vo vertikálnej rovine v hornej časti 50m . . .

• Akú vzťažnú sústavu predstavuje automobil pri prejazde vypuklým mostom?
• Nakreslite danú situáciu, zakreslite do obrázku vektory síl, ktoré na automobil pri prechode mostom pôsobia.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou tiažovej sily pôsobiacej na automobil a jeho hmotnosťou veličinovou rovnicou. Popíšte uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou odstredivej sily pôsobiacej na automobil na moste, veľkosťou rýchlosti pohybu automobilu a polomerom krivosti mosta veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou výslednice síl pôsobiacich na automobil pri prechode cez most a veľkosťou jej zložiek veličinovou rovnicou. Popíšte a zdôvodnite uvedenú rovnicu.
• Kde je tlaková sila, ktorou pôsobí automobil na vozovku väčšia - na vodorovnej ceste, alebo na vrchole mosta?
• Vypočítajte veľkosti týchto tlakových síl v oboch miestach a porovnajte ich.
• Akou rýchlosťou by sa musel pohybovať automobil po moste, aby jeho tlaková sila na vozovku bola nulová?
• Čo sa stane, ak je veľkosť rýchlosti automobilu pri prechode cez most väčšia ako v predchádzajúcej úlohe?
• Mohla by daná situácia nastať aj pri rýchlosti automobilu 54 km.h^-1. Ako by sa museli zmeniť parametre mosta?
• Vysvetlite, prečo motocykle a automobily pri terénnych pretekoch " skáču ".
• Ako by sa zmenili tlakové podmienky automobilu na vozovku, keby most nebol vypuklý, ale dutý?

2.10

PREČO SA PRI PRECHODE ZÁKRUTOU MUSÍME NAKLONIŤ?

Korčuliar na pretekoch sa pohybuje rýchlosťou veľkosti 21,6 km.h^-1 po priamočiarej trajektórii a vojde do zákruty . . .

• Akú vzťažnú sústavu predstavuje sústava spojená s korčuliarom v zákrute?
• Nakreslite danú situáciu, uvedomte si, ako je naklonený korčuliar pri prechode zákrutou. Zakreslite do obrázku vektory síl, ktoré pri prechode zákrutou na korčuliara pôsobia.
• Vyjadrite vzťahy medzi silami, ktoré pôsobia na korčuliara pri prechode zákrutou, hmotnosťou korčuliara a veľkosťou jeho rýchlosti veličinovými rovnicami. Popíšte uvedené rovnice.
• Zakreslite do obrázku výslednicu síl pôsobiacich na korčuliara pri prechode zákrutou.
• Kadiaľ musí prechádzať výslednica síl pôsobiacich na korčuliara, aby zákrutou prešiel bezpečne?
• Vyjadrite vzťah medzi výslednou pôsobiacou silou na korčuliara v zákrute a ostatnými silami veličinovou rovnicou. Uvedený vzťah zdôvodnite.
• Vyjadrite vzťah medzi veľkosťou trecej sily v bočnom smere, súčiniteľom šmykového trenia a hmotnosťou korčuliara veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Aký najmenší polomer môže mať zákruta pri danej rýchlosti pohybu korčuliara, ak je v bočnom smere súčiniteľ šmykového trenia medzi korčuľami a ľadom 0,20 a korčuliar sa v zákrute nemá pošmyknúť?
• Aký sklon musí mať korčuliar v zákrute, ak pri prejazde ňou nemá spadnúť?
• Uveďte ďalšie prípady prechodu telies zákrutou, kde je potrebné správať sa podobne ako korčuliar.

späť