Zadanie 1: Dynamika ruchu po okręgu i zasada zachowania energii

Arkusz
CKE Czerwiec 2024 · Czerwiec · 2024
Punkty
6 pkt
Dział
Ruch krzywoliniowy · Ruch po okręgu
Trudność
Poziom trudności: średnie
Zadanie dotyczy analizy ruchu monet na obracającej się deseczce oraz ich ruchu po zatrzymaniu deseczki.

Treść zadania

Deseczka z wycięciami, w których umieszczono trzy jednakowe monety: M1, M2, M3, obraca się ze stałą prędkością kątową ω\omega po poziomej powierzchni blatu stołu wokół osi obrotu, przechodzącej przez punkt O. W wyniku tego obrotu torami ruchów środków tych monet są okręgi o wspólnym środku O. Masy monet są jednakowe i równe mm: m1=m2=m3=mm_1 = m_2 = m_3 = m. Odległości środków monet M1,M2,M3M_1, M_2, M_3 od osi obrotu oznaczymy – odpowiednio – jako: r1,r2,r3r_1, r_2, r_3. Stosunki tych odległości wynoszą r1:r2:r3=1:2:3r_1:r_2:r_3 = 1:2:3. Ruch deseczki i monet rozpatrujemy w inercjalnym układzie odniesienia związanym z ziemią. Zadanie 1.1. (0–2) Rozważamy sytuację, gdy deseczka z monetami obraca się ze stałą prędkością kątową ω\omega. Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe. 1. Wektory przyśpieszeń w ruchu postępowym monet są skierowane do osi obrotu O. 2. Siła wypadkowa działająca na monetę M3M_3 ma trzy razy większą wartość od wartości siły wypadkowej działającej na monetę M1M_1. 3. Prędkości liniowe monet M1,M2M_1, M_2 i M3M_3 mają te same wartości. Zadanie 1.2. (0–4) Obracająca się deseczka została nagle zatrzymana, wskutek czego monety wypadły z wycięć i poruszały się dalej po stole wzdłuż linii prostych. Rozważamy ruch postępowy monet od chwili zatrzymania się deseczki do chwili zatrzymania się ostatniej monety na stole. W tym czasie monety M1,M2M_1, M_2 i M3M_3 przebyły drogi równe odpowiednio: s1,s2s_1, s_2 i s3s_3. Przyjmij, że współczynnik tarcia kinetycznego o stół jest taki sam dla wszystkich monet oraz że monety nie obracały się podczas tego ruchu. Oblicz s1:s2:s3s_1:s_2:s_3. Zapisz obliczenia.

Odpowiedź i wynik końcowy

1.1: 1-P, 2-P, 3-F. 1.2: s1:s2:s3=1:4:9s_1:s_2:s_3 = 1:4:9.

Wideo-rozwiązanie krok po kroku

Obejrzyj publiczne rozwiązanie wideo na YouTube