Физика для любознательных. Том 1. Материя. Движение. Сила - [96]
Задача 12
В третьем опыте с тележкой на рельсовых путях (таблица В, стр. 249) мы изменили как силу, так и общую массу. Какое соотношение вы бы пытались искать, если бы расстояние и сила сохранились неизменными и измерялось время прохождения этого расстояния при общей массе 2, 4, 6 кг?
Задача 13
Человек толкает ящик, находящийся на шероховатом горизонтальном полу, с силой 40 ньютон. Сила трения, действующая на ящик в противоположном направлении, равна 10 ньютон.
а) Какая сила фактически сообщает ящику ускорение?
б) С какой силой человек должен толкнуть ящик, чтобы при неизменном трении придать ящику удвоенное ускорение?
Задача 14
Спишите следующую формулировку и дополните ее: «Ньютон определяется как сила, которая…».
(Примечание. Дополнение должно содержать слова «масса» и «ускорение».)
Задача 15
Сила 5 ньютон действует на брусок льда массой 20 кг, лежащий на абсолютно гладком столе. Сила расположена в горизонтальной плоскости и действует в северном направлении. Вычислите ускорение, сообщаемое куску льда.
Задача 16
а) Какая требуется сила, чтобы придать ускорение 4 м/сек>2 массе 4,90 кг?
Дайте ответ в абсолютных единицах и назовите эти единицы.
б) Предположим, что вы хотите приложить эту вычисленную вами силу к нити, подвесив к последней кусок железа. Какая масса железа вам потребуется?
Задача 17
Один килограмм силы — это сила, близкая к 9,80 ньютон (на поверхности Земли).
а) Какой простой опыт позволяет легко продемонстрировать это?
б) Покажите, как из этого опыта следует приведенный выше результат.
Задача 18
Предположим, что вы, хотите почувствовать силу 1 ньютон, действующую вертикально вниз на вашу ладонь. Сколько металла вы должны были бы, положить на ладонь? Приведите рассуждения, посредством которых вы получили свой ответ.
Задача 19
Товарный вагон массой 20 т стоит на слегка наклонном полотне железной дороги, направленном с востока на запад. Наклон полотна выбран таким, чтобы компенсировать трение, которое испытывает вагон при движении на восток. Ребенок, не найдя лучшего занятия, толкает вагон в восточном направлении, прикладывая к нему силу 1 кГ в течение 5 мин (300 сек).
а) Какую скорость приобретает вагон за эти 5 мин?
б) На какое расстояние ребенок продвинет вагон за 5 мин?
Задача 20. Масса и вес
Две огромные чугунные отливки подвешены на подъемных кранах при помощи стальных тросов длиной 15 м. Отливки снаружи выглядят совершенно одинаковыми, но одна из них сплошная, а другая практически полая. Чтобы определить, какая из отливок сплошная, а какая полая, инженер проделывает несколько опытов:
1) пытается приподнять каждую отливку, но обе они слишком тяжелы;
2) пытается оттянуть каждую отливку в сторону примерно на 0,3 м с помощью веревки и оценивает необходимую для этого силу;
3) оттягивает каждую отливку примерно на 0,3 м в сторону и отпускает ее, подсчитывая затем время, за которое отливка возвращается в свое первоначальное положение, когда трос вертикален;
4) ударяет сбоку каждую отливку кулаком и оценивает возникающее в результате этого движение;
5) ударяет каждую отливку несколько раз таким образом, чтобы заставить ее медленно вращаться вокруг вертикальной оси троса; после того как их отпускают, отливки вращаются вокруг своей оси все медленнее, останавливаются, а затем начинают вращаться в противоположную сторону… и т. д., совершая крутильные колебания; инженер подсчитывает время одного полного колебания каждой отливки.
а) Что сравнивает инженер в каждом из перечисленных опытов — массы или веса или ни то и ни другое?
б) Дайте краткое обоснование на каждый из этих вопросов.
Задача 21.
Бегун, масса которого 75 кг, через 2 сек после старта бежит со скоростью 8 м/сек.
а) Какая горизонтальная сила должна действовать на него во время старта?
б) Каково отношение этой силы к весу бегуна?[119]
Задача 22
Бегун (массой 80 кг) через 2 сек после старта бежит со скоростью 8 м/сек,
а) Какая горизонтальная сила должна действовать на него?
б) Каково отношение этой силы к весу бегуна?[120]
Задача 23
Автомобиль массой 1000 кг движется с ускорением 3 м/сек/сек.
а) Чему равна результирующая сила, действующая на автомобиль?
б) Каково отношение этой силы к весу автомобиля?
в) Кто или что прикладывает эту силу к автомобилю?
г) Тормоза автомобиля оценивают по замедлению, выраженному в % g, которое может обеспечить тормозная система при максимальном использовании ее возможностей. Если тормоза способны помешать ему двигаться с указанным ускорением (когда водитель по недомыслию пытается двигаться с выжатыми тормозами), то каков показатель тормозной системы в %?
Задача 24
Электрически заряженный атом водорода («протон» = ядро водорода = атом водорода, потерявший свой единственный электрон), двигаясь вдоль горизонтальной траектории в вакууме со скоростью миллион метров в секунду (
