Logo
Logo

200. Механическая энергия

Вернуться

6 Два плоских червя, массой $20~ г$ каждый, взбираются по очень тонкой вертикальной стене высотой $10 ~см$. Один из них имеет длину $20 ~см$, другой - только $10 ~см$, но он шире первого.

Какой из червей проделал большую работу против гравитации и во сколько раз к моменту, когда каждый червь перегнулся в точности пополам через верхнюю кромку стены?

7 Человек ростом $h_0= 2~м$, привязанный гибким упругим тросом за ногу, прыгает вниз с платформы, возвышающейся над озером на высоте $h = 25~ м$ (см. рис). Другой конец троса прикреплен к платформе. Человек начинает падать из состояния покоя, находясь в вертикальном положении. Длина и упругие свойства троса выбраны так, чтобы скорость человека обратилась в ноль в тот момент, когда его голова достигнет поверхности воды. В конце концов прыгун зависает на тросе вверх ногами, а его голова находится на высоте $\Delta h = 8~м$ над поверхностью воды.

a Найдите длину троса в нерастянутом состоянии.

b Найдите максимальные скорость и ускорение, которые достигаются во время падения

17 a Какой должна быть минимальная скорость запуска ракеты, чтобы вывести спутник на круговую орбиту?

b Во сколько раз больше энергии требуется для запуска спутника на полярную орбиту по сравнению с выводом его на экваториальную орбиту?

c Какую начальную скорость должен иметь космический зонд, чтобы покинуть гравитационное поле Земли?

d Для чего требуется большая начальная энергия космического зонда - чтобы покинуть Солнечную систему или достичь Солнца?

18 Ракета должна покинуть гравитационное поле Земли. Количество топлива в ее главном двигателе немного меньше, чем это необходимо. Но можно воспользоваться еще и вспомогательным двигателем, правда лишь на короткое время.

Когда лучше всего включить вспомогательный двигатель: во время взлета или когда ракета практически остановится относительно Земли? Или это не имеет значения?

32 Каким бы был мировой рекорд по прыжкам в высоту среди мужчин (на соревнованиях в закрытом помещении) на Луне?

51 Питер, который наблюдал за автомобильными гонками, рассчитал, что если один из автомобилей при разгоне из состояния покоя до скорости $100~ км/ч$ истратил $x$ литров топлива, то использование следующих $3x$ литров топлива могло бы увеличить его скорость до $200~ км/ч$. Питер знал, благодаря физике, что кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, и предположил, что энергосодержание топлива было главным образом преобразовано в кинетическую энергию, т.е. он пренебрёг всеми типами трения.
Пол, который также разбирается в физике, видел начало гонки из окна поезда, идущего со скоростью $100~ км/ч$ в противоположном направлении по отношению к движению автомобиля. Он рассуждал так: поскольку скорость автомобиля увеличилась со $100$ до $200~ км/ч$ в течение первого этапа, то для разгона автомобиля с $200$ до $300~км/ч$ на втором этапе ему потребуется $(300^2 - 200^2)x/(200^2 - 100^2) = (5/3)x$ литров топлива.

Кто прав, Питер или Пол?

107 Горизонтальная лента конвейера, движущаяся со скоростью $1~м/с$, загружается песком, который падает вертикально (см. рис). Расход песка составляет $50~ кг/с$.

a Какова минимальная выходная мощность двигателя, вращающего ленту конвейера?

b Как рассчитать работу, произведенную двигателем по ускорению песка?