Задачі із сюрпризом з теми "Рівнозмінний рух. Вільне падіння." (фізика 9 кл)

                            Задачі із сюрпризом з теми « Рівнозмінний рух. Вільне падіння.»

                                                           (фізика 9 клас )

Автор : Іванова Оксана Володимирівна – вчитель фізики

    Умови задач складені на основі реальних фактів. В самій умові задачі можуть бути присутні зайві для розв’язання даної задачі дані, їх треба помітити. До умов задач також додаються цікаві факти, пов’язані з об’єктом, про який йде мова у завданні. Така подача умови задачі «із сюрпризом» розвиває не лише навички розв’язання задач з фізики, а також і пізнавальний інтерес учнів, розширює їх кругозір і пере-конує, що фізика – це прикладна наука. Крім того матеріал із деяких «цікавих фактів» можна пропону-вати учням для виконання творчого завдання : придумати свою задачу і розв’язати її.      

1. Найвища у світі «американська гірка» називається Kingda Ka і розташована у парку Six Flags Great Adventure в Нью-Джерсі, США. Висота атракціону становить 139 м . Ця гірка також відома як друга у світі по швидкості : кабінки розганяються до 206 км/год за 3,5 с ! Обчисліть максимальне прискорення кабінок атракціону.

 Цікаві факти :

•           Поїздка на Kingda Ka займає 28 секунд і включає в себе вертикальний підйом на 90 градусів та 270-градусну спіраль при спускові !
•           Перші у світі по швидкості американські гірки Formula Rossa розташовані в Абу-Дабі у ОАЕ, вони розганяють кабінки з пасажирами до швидкості 240 км/год за 4,9 с, а піднімають паса-жирів на висоту 52 м.
•           Formula Rossa - це гідравлічні американські гірки, які використовують систему запуску, схожу на катапульту авіаносця. Вони були відкриті у 2010 році. Внаслідок дуже великої швидкості пасажирам видають захисні окуляри. 
•           Здебільшого кабінки американських гірок не мають власного двигуна, зазвичай їх витягують на перший пагорб, який є найвищим , за допомогою ланцюга, троса, або вмонтованих у рейки коліс, а решту шляху вони долають самостійно, перетворюючи потенціальну енергію на кінетичну і навпаки.
•           Американські гірки розробив і запатентував Джон Тейлор у 1884 році, зазначивши назву «Switchback Railway».
•           У Японії є парк розваг Nagashima Spa Land, американські гірки якого «Білий Циклон» вража-ють своїм виглядом : це ажурна білосніжна конструкція висотою 42 м і довжиною траси

1,7 км. Тривалість поїздки становить 2хв 38 с, максимальна швидкість – 100 км/год. Тут немає мертвих петель, крутих гірок і вільних падінь, але певного екстриму додає усвідомлен-ня того, що вся конструкція зроблена із дерева !

2. Один сміливець-скайдайвер з Британії створив екстремальний атракціон, на якому можна про-летіти, розігнавшись до швидкості 161 км/год, над гірською місцевістю. Людина може летіти вниз по тросу довжиною 1,5 км на висоті сотень метрів над землею. Обчисліть прискорення руху, користуючись вказаними даними.  

3. 
   У Лас-Вегасі (США) є Вежа Стратосфера із трьома суперекстремальними атракціонами. Один з них –  Big Shot, найвищий атракціон на планеті, здатний підняти вас на висоту 329 м із серед-ньою швидкістю 72 км/год і жахливим прискоренням. Далі пасажирів чекає вільне падіння з цієї самої висоти. Який час приблизно витрачається на підйом ? За який час відвідувач атракціону досяг би землі, якби лише вільно падав ?

4. «Зона вільного падіння» в Огайо - один із найвідоміших екстремальних атракціонів світу. Після того, як шукачів адреналіну піднімають на висоту майже 100 метрів, їх "плавно" спускають вниз зі швидкістю приблизно 100 км/год ! Перші 43 метри відбувається вільне падіння, а на наступній дистанції включаються гальма і швидкість стає меншою. Якої швидкості досягають відвідувачі атракціону за перші 43 метри ? З яким прискоренням вони рухаються на ділянці гальмування ?

5. В Австралії знаходиться атракціон під назвою "Вежа Терору". Вагонетка з відвідувачами злітає на висоту 115 м, а потім стрімко зривається вниз. Довжина польоту вниз триває лише 6,9 секунд. Кажуть, що в цей час відвідувачі відчувають стан невагомості. До якої швидкості розганяється відвідувач атракціону під час падіння ?

6. Найвище місце для стрибків із банджі – це міст Ройял-Гордж висотою 321 м  у штаті Колора-до, США. За який час джампер долітає до поверхні води ? Якої швидкості він досягне біля поверхні води ?

Цікаві факти :

•           Банджі-джампінг – це екстремальний вид спорту, досить популярний у різних країнах світу. Стрибун, прив’язаний еластичним страхувальним канатом до ба-зи, стрибає з висоти у кілька десятків метрів над водою і певний час перебуває у вільному падінні. При наближенні до поверхні води канат натягується і стрибун підлітає вгору.
•           Походження банджі-джампінгу пов’язують із ритуальними традиціями абориге-нів деяких островів Тихого океану і ряду племен Південної Америки. У народу вануату таким чином проходив обряд посвячення в чоловіки. Посвячуваний стрибав з великої висоти , прив’язаний за ноги ліанами.
•           У 70-х роках 20-го століття ідея стрибати з мотузкою захопила новозеландсько-го спортсмена Ей-Джея Хаккетт. Перші стрибки він здійснив у Франції з аеростата, що пересувався в небі.
•           Перевантаження, що відчуває людина під час таких стрибків, становлять від 2,5g до 3,5g  

7. Світовий рекорд з роуп-джампінгу був встановлений у 2015 році. Цей стрибок був здійснений з найвищого у світі автомобільного мосту – мосту Сідухе у Китаї, висота якого 492 м. Загальний час падіння стрибуна склав 13 секунд. Вільне падіння до підхвату становило 392 м. При цьому відбулося занурення у воду на 2 м. Скільки часу вільно падав стрибун ? Якої максимальної швидкості він  досяг ?

Цікаві факти :

•           Роуп-джампінг - відносно молодий напрямок екстремального спорту, а саме стрибок з висот-них об'єктів природного та промислового походження з використанням професійного альпі-ністичного спорядження: шнурів, карабінів, систем та ін.
•           В основі здійснення безпечного стрибка покладений принцип «маятника». За рахунок прин-ципу «маятника» та динамічності альпіністичних шнурів відбувається погашення динаміч-ного навантаження від ривка, що дозволяє забезпечити безпеку стрибуна.
•           «Arena Lviv» — офіційний об'єкт для стрибків з мотузкою в Україні в чашу стадіону "Арена Львів" у м. Львів. Атракціон заснований командою роупджамперів-альпіністів "KAVA" у 2016 р. Загальна висота  до землі 34 м, висота вільного падіння приблизно 15 м. Максимально допустима маса стрибуна 140 кг.
•           https://www.youtube.com/watch?v=ci7vIOUyv28

Посилання на відео

8. Драг-рейсинг – це супергонки по прямій на коротку відстань з різким стартом, максимальним прискоренням і тріумфальним фінішем.

Рекордний час у драг-рейсингу залежить від конкрет-ного класу автомобілів та дистанції. Так у  класі Top Fuel на дистанції 1000 футів (305 метрів) рекорд часу становить 3.623 секунди. У Top Alcohol Dragster на дистанції в чверть милі  (402 метри) рекордний час 5.090 секунди. Обчисліть прискорення автомобілів у обох випадках. У скільки разів вони відрізняються ?

Цікаві факти :

•           Фіксована дистанція відрізняє дрег-рейсинг від стріт-рейсинга, в якому основне завдання — прийти до заздалегідь обумовленого фінішу будь-яким маршрутом. На відміну від останньо-го, дрег-рейсинг безпечний для решти учасників дорожнього руху.
•           Неофіційний літопис цього виду авто- і мотоспорту ведеться з середини 20-х років 20-го століття, коли на гладкому дні висохлого озера Мохаве, що в Каліфорнії, були проведені перші гонки. Їздити можна було на чому завгодно; головне, щоб засіб пересування мав мотор і колеса … Метою було розвинути максимальну швидкість на певній дистанції в одну чверть милі (402 метри). Мабуть, 402 метри виявилися оптимальною дистанцією для максимального прискорення, на якій ще можна спостерігати і старт, і фініш цих американських «бомб на колесах». Іноді вони не витримували і цієї дистанції і вибухали !

9. Бріттані Форс, донька легендарного гонщика Джона Форса, продовжила родинну традицію : у квітні 2025 року вона встановила черговий світовий рекорд швидкості в серії змагань Top Fuel, розігнавши свій дрегстер до неймовірних 550 км/год на дистанції 402 м. Таким чином Бріттані знову підтвердила свій статус найшвидшої гонщиці у найпотужнішому класі дрег-рейсингу. Обчисліть прискорення боліду Бріттані Форс та час подолання дистанції. .

Цікавій факти :

•           ЇЇ болід може розганятися від 0 до 100 км/год менш , ніж за пів секунди.
•           Рівень навантаження на пілота під час таких перегонів є надзвичайно високим, бо кожен заїзд супроводжується прискоренням, що перевищує 5g. Це призводить до перевантажень, які перевищують навіть перевантаження пілотів в сучасних винищувачах.