Задачі із сюрпризом з теми "Види механічної енергії" ( фізика 8 кл НУШ)

                           Задачі із сюрпризом з теми «Види механічної енергії»

                                                     (фізика 8 клас НУШ)

Автор : Іванова Оксана Володимирівна – вчитель фізики

    Умови задач складені на основі реальних фактів. 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 переконує, що фізика – це прикладна наука. Крім того матеріал із деяких «цікавих фактів» можна пропонувати учням для виконання творчого завдання : придумати свою задачу і розв’язати її.  

1. Карусель Insanity обертається над Лас-Вегасом (США) на висоті 300 м на даху казіно «Стратосфера». Обертаються кабінки відвідувачів над містом зі швид-кістю 64 км/год. Реальна висота людини над поверхнею землі у цей час становить 280 м. Обчисліть кінетичну і потенціальну енергію, яку б ви мали, якби відвідали цей атракціон .

Цікавий факт :

•           В принципі, це звичайна карусель, але відвідувачам адреналіну додає те, що кабінки повністю відкриті і з краєм даху їх розділяє відстань лише у 20 м

2. Найвища у світі ланцюжкова карусель розташована у Відні у парку розваг Пратер, вона називається Prater Turm (Башта Пратера). Відвідувачів піднімають на висоту    95 м і одночасно вони обертаються зі швидкістю 60 км/год . Одна «поїздка» триває приблизно 4 хв.

Яку максимальну потенціальну енер-гію і яку кінетичну енергію мали б ви, якби були відвідувачем цієї каруселі ?

3. Найвища у світі «американська гірка» називається Kingda Ka і розташована у парку Six Flags Great Adventure в Нью-Джерсі, США. Висота атракціону стано-вить 139 м . Ця гірка також відома як друга у світі по швидкості : кабінки розга-няються до 206 км/год за 3,5 с ! Обчисліть максимальну потенціальну енергію та кінетичну енергію відвідувача атракціону при розгоні до максимальної швидкості.

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 відвідувачами атракціону до швид-кості 240 км/год за 4,9 с, а піднімають пасажирів на висоту 52 м.
•           Formula Rossa - це гідравлічні американські гірки, які використовують систему запуску, схожу на катапульту авіаносця. Вони були відкриті у 2010 році. Через дуже велику швидкість пасажирам видають захисні окуляри. 
•           Здебільшого кабінки американських гірок не мають власного двигуна, зазвичай їх витягують на перший пагорб, який є найвищим , за допомогою ланцюга, тро-са, 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, зазна-чивши назву «Switchback Railway».
•           У Японії є парк розваг Nagashima Spa Land, американські гірки якого «Білий Циклон» вражають своїм виглядом : це ажурна білосніжна конструкція висотою 42 м і довжиною траси 1,7 км. Тривалість поїздки становить 2хв 38 с, макси-мальна швидкість – 100 км/год. Тут немає мертвих петель, крутих гірок і віль-них падінь, але певного екстриму додає усвідомлення того, що вся конструкція зроблена із дерева !

4. Найвище місце для стрибків із банджі – це міст Ройял-Гордж висотою 321 м  у штаті Колорадо, США. Яку потенціальну енергію відносно поверхні води має джампер перед стрибком ? Якої кінетичної енергії 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 аеро-стата, що пересувався в небі.
•           Перевантаження, що відчуває людина під час таких стрибків, становлять від 2,5g до 3,5g   

5. 
   У липні 2024 року українська спортсменка Ярослава Магучіх на етапі Діамантової ліги у Парижі встановила новий світовий рекорд із стрибків у висоту серед жінок : 210 см ! Яку потенціальну енергію мала Ярослава у момент встановлення рекор-ду, якщо маса Ярослави 55 кг ? До якої швидкості вона розігналась у момент відриву від землі ? 

Цікавий факт :

•           Попередній рекорд 209 см було встановлено болгарською спортсменкою Стефкою Костатдіновою аж 37 років тому !

6. Всесвітньо відомий український спортсмен Сергій Бубка у 1993 році встановив рекорд у стрибках у висоту з жердиною серед чоловіків 6,15 м, який залишався неперевершеним понад 20 років. У серпні 2025 року шведський легкоатлет Арман Дюплантіс на Меморіалі Іштвана Дьюлаї в Будапешті етапі Діамантової ліги у Стокгольмі подолав висоту 6,29 м. Обчисліть потенціальні енергії обох спортсме-нів у найвищій точці підйому. На скільки відрізняється потенціальна енергія Арма-на Дюплантіс і Сергія Бубки ? Обчисліть швидкості розгону кожного спортсмена перед стрибком, якщо маса Сергія 80 кг, а маса Армана 79 кг.

Цікаві факти :

•           Сергій Бубка  за 9 років з 1984 по 1993 рік встановив 35 світових рекордів !
•           Арман Дюплантіс лише за 6 років своєї дорослої спортивної кар’єри встановив 13 світових рекордів !

7. Хай-дайвінг – це стрибки у воду з екстремальної висоти, небезпечний, але дуже видовищ-ний вид спорту. Швидкість спортсмена при досягненні поверхні води може дося-гати 100 км/год. Світовий рекорд зі стрибків у воду належить Ласо Шаллє – екстремалу зі Швейцарії, він підкорив висоту в 58,8 м, стрибнувши з водоспаду Cascada del Salto , що у Швейцарії у 2015 році. Якої швидкості досяг Шаллє під час вільного падіння, що тривало 3,5 секунди ?Подати відповідь у км/год. 

Цікавий факт :

- Стрибнути з висоти дев’ятиповерхового будинку під силу тільки досвідченим спортсменам. Основні трюки учасники змагань виконують спочатку польоту. Головним завданням є правильне входження в воду, коли тіло відчуває величезні навантаження.

- Попередником і різновидом хай-дайвінга є кліфф-дайвінг – стрибки зі скали у природних умовах. Цей вид екстремального спорту придумали гавайські вожді для підтримки бойового духу своїх воїнів.

- У 1770 році вождь племені мауї Кахекілі почав змушувати своїх солдат стрибати разом з ним з високих скель солдатиком, намагаючись увійти у воду з мінімумом бризок.

- Сьогодні чітко розрізняють кліфф-дайвінг і ганьбі-дайвінг. У Ганьбі-дайвінгу спортсмени стрибають зі спеціально побудованих конструкцій : з будівельного риштування у порту або з вишки над басейном. 

- У 2008 році український спортсмен Олександр Куценко з масою 72 кг посів 4 місце  на чемпіонаті світу з кліфф-дайвінгу.