Асауленко Наталія Сергіївна викладач математики, фізики та астрономії, спеціаліст

Назва роботи:  

Збірник комттентнісних професійно-орієнтованих завдань з фізики  

Анотація:   

Збірник містить задачі для розвитку компетентностей в учнів на уроках фізики. Серед них - якісні завдання, задачі загального змісту та задачі професійного спрямування (сільськогосподарського та харчового напрямків). 

До збірника включені додатки з основними формулами, що суттєво спрощує розв’язування задач. 

Збірник дозволить викладачу підвищити інтерес учнів до вивчення фізики, забезпечити міцність засвоєння знань та вміння застосовувати ці знання у практичній діяльності, допоможе розвивати аналітичне та логічне мислення. 

Матеріали сприятимуть творчому зростанню викладача фізики та активності учнів на уроках, допоможуть зробити процес навчання з фізики цікавим, різноманітним, ефективним. 

Збірник рекомендовано для використання викладачам фізики при підготовці до уроків, а  також, - учням для самостійного закріплення навчального матеріалу. 

Розглянуто і схвалено на засіданні методичної комісії викладачів предметів природничо-математичної підготовки Протокол № 7 від « 1 » березня 2019р.  

Голова методичної комісії: Асауленко Н.С.  

Зміст

Вступ..................................................................................................................................................... 3

Розділ I. МЕХАНІКА.............................................................................................................................. 4

Частина 1. Кінематика.................................................................................................................... 6

Якісні завдання............................................................................................................................. 6

Задачі.......................................................................................................................................... 11

Задачі професійного спрямування (с-г напрямок)..................................................................... 15

Задачі професійного спрямування (кухарський напрямок)....................................................... 18

Частина 2.  Динаміка і закони збереження.................................................................................. 19

Якісні завдання........................................................................................................................... 19

Задачі.......................................................................................................................................... 23

Задачі професійного спрямування (с-г напрямок)..................................................................... 27

Задачі професійного спрямування (кухарський напрямок)....................................................... 29

Розділ II. МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА................................................................... 31

Якісні завдання........................................................................................................................... 33

Задачі.......................................................................................................................................... 37

Задачі професійного спрямування (с-г напрямок)..................................................................... 40

Задачі професійного спрямування (кухарський напрямок)....................................................... 43

Розділ III. ЕЛЕКТРОДИНАМІКА........................................................................................................ 46

Якісні завдання.................................................................................................................................. 48

Задачі.......................................................................................................................................... 55

Задачі професійного спрямування (с-г напрямок)..................................................................... 57

Задачі професійного спрямування (кухарський напрямок)....................................................... 60

Додатки...................................................................................................................................... 62

Джерела інформації:............................................................................................................................... 71

Вступ

Розвиток шкільної освіти сьогодні, пов'язаний із упровадженням компетентнісного підходу у навчально-виховний процес. Вже сьогодні на засадах компетентнісного підходу переструктуровано зміст предметів, розроблено результативну складову змісту – до кожної теми програми визначено обов'язкові результати навчання: вимоги до знань, умінь учнів, що виражаються у різних видах навчальної діяльності (учень називає, наводить приклади, характеризує, визначає, розпізнає, аналізує, порівнює, робить висновки). 

Багато зроблено науковцями у сфері дослідження теоретичних питань компетентнісного підходу, з’ясовано сутність понять «компетентність» та «компетенція», визначено ієрархію компетентностей в освіті, визначено складові індивідуальної компетентності, як інтегральної характеристики особистості і як основного результату навчання. Але на практиці часто залишається нез’ясованими ряд моментів, що стосуються методики формування компетентності особистості, в якій важливу роль відводиться компетентнісним задачам. 

На відміну від традиційної методики навчання, яка передбачає подання теоретичного матеріалу з наступним закріпленням на практичних заняттях, шляхом розв’язування поставлених завдань, які мають чітко визначену модель (у вигляді конкретних формул чи законів, які слід застосувати), прописані вхідні дані та результат, в теорії компетентнісного підходу повинні використовуватися «життєві», не поставлені завдання, з якими учні зустрічаються в реальному житті. 

Компетентнісні задачі не втручаються у зміст програми навчального предмета, вони тільки допомагають сприйняти та зрозуміти нецікавий дітям матеріал, наблизити шкільне життя до реального. Компетентнісні задачі передбачають: змістовний аналіз формулювання задачі; побудову інформаційної моделі; розробку стратегії пошуку інформаційних матеріалів; опрацювання даних; подання результатів розв’язування задачі відповідно до аудиторії.

Розділ I. МЕХАНІКА

Механіка — це розділ фізики, в якому вивчаються механічні рухи матеріальних тіл, закони механічної взаємодії між ними та умови рівноваги тіл.

Механіку поділяють на класичну, релятивістську та квантову. Класична механіка ґрунтується на законах Ньютона, у ній вивчаються рухи макроскопічних тіл, швидкості яких малі порівняно зі швидкістю світла у вакуумі (300 000 км/с). 

Механічний рух — це зміна взаємних положень тіл у просторі з плином часу. Таким рухом є рух небесних тіл, коливання земної кори, рух літальних апаратів та транспортних засобів, рух рідин та газів.

У механіці розглядають взаємодію тіл, результатом якої є зміна швидкостей точок цих тіл або їх деформація. Це притягання сил згідно з законом всесвітнього тяжіння, взаємний тиск тіл, які дотикаються, дія частинок рідини або газу одне на одне або на тіла, які містяться в них.

Для вивчення руху матеріальних тіл необхідно подати ряд визначень, які певною мірою відображають властивості реальних тіл:

— матеріальна точка — це макроскопічне тіло, розмірами якого в даній задачі можна нехтувати і вважати, що вся маса тіла зосереджена в одній геометричній точці;

— абсолютно тверде тіло — тіло, відстань між двома будь-якими точками якого не змінюється під час руху. Це поняття застосовують, коли можна нехтувати деформацією тіла;

— суцільне плинне середовище — це поняття використовують, коли можна нехтувати молекулярною будовою середовища. Його застосовують при вивченні механіки рідин і газів, а також механіки твердих тіл, які деформуються.

Механіка складається з таких розділів:

1)      механіка матеріальної точки;

2)      механіка абсолютно твердого тіла;

3)      механіка суцільного середовища, до якого, в свою чергу, входять: а) теорія пружності;

       б) теорія пластичності;                                       

в) гідродинаміка;

г) аеродинаміка та інші.

Кожний   з        перерахованих     розділів      містить       в        собі кінематику, динаміку і статику.

Кінематика вивчає геометричні і математичні характеристики руху без дослідження його фізичних причин.

Динаміка вивчає рух матеріальних тіл з урахуванням їхніх взаємодій, а також зміни характеристик руху тіл під дією сил.

Статика вивчає умови рівноваги тіл.

Окрім перерахованих вище розділів механіки, самостійне значення мають теорія коливань, механіка тіл змінної маси, теорія автоматичного регулювання тощо.

Частина 1. Кінематика

Якісні завдання

1.        Чи можливо потрапити зі Львова до Луганська по найкоротшій з усіх можливих траєкторій?

2.        Малюнок 1 відтворює кілька положень працюючого піднімального крана. Чи буде поступальним рух стріли ковша?

3.        Фотографуючи зоряне небо, фотограф закріпив фотоапарат нерухомо й експонував фотоплівку протягом 8 годин. Який вигляд матиме зоряне небо?

4.        Які елементи атракціону «Колесо огляду» (мал.2) рухаються поступально?

5.        Приятелі їдуть в автомобілі. Відносно яких тіл вони перебувають у спокої, а відносно яких — рухаються?

6.        На столику в купе потяга, що рухається зі швидкістю 100 км/год, лежить книжка. У якому стані вона пере-буває — спокою чи руху?

7.        Із повітряної кулі, що летить горизонтально, впав невеликий важкий предмет. Якою буде траєкторія руху  цього предмета відносно кулі? Відносно людини, яка спостерігає за рухом кулі, сидячи на галявині?

                                          Мал                                                                                             Мал.

8.        Чи впливає швидкість течії на час, потрібний для того, щоб плавець перетнув річку?

9.        Повітряна куля летить захоплена вітром. Чи рухається вона: а) відносно землі; б) відносно повітря?

10.    Корабель пливе в строю ескадри. Чи рухається він: а) відносно води; б) відносно ескадри?      

11.    Комбайнер, не зупиняючи комбайн, вивантажує зерно бункера комбайна в кузов вантажівки. Що можна сказати про рух вантажівки у системі відліку, пов’язаній: а) з поверхнею землі; б) з комбайном?

12.    У фільмі «Швидкість» пасажирів автобуса, який рухається зі швидкістю 120 км/год, евакуюють на автоплатформу, яка їде поряд з автобусом. У стані спокою чи руху перебуває платформа у системі відліку, пов’язаній: а) з поверхнею землі; б) з автобусом? Чому дорівнює швидкість руху автоплатформи у цих системах відліку?

13.    Швидкість плавця менша за швидкість течії. Чи може плавець

а)  перепливти річку;

б)  перепливти річку найкоротшим шляхом?

14.    Чи зміниться час польоту літака з пункту А в пункт В і назад, якщо вітер  дме?

а)  від п. А до п. В;

б)  поперек траєкторії літака?

15.    Санки рухають прямолінійно за допомогою мотузки. Швидкість мотузки v,  кут її нахилу до горизонту α. Знайдіть вектор швидкості санок v_с?

16.    Чому контактний дріт трамвая не ведуть по прямій лінії посередині над рейками, а прокладають з відхиленням по горизонталі?

17.    Прискорення автомобіля 5 м/с. Яку швидкість він має в цей момент?

18.    Чи можна вважати Землю матеріальною точкою, визначаючи: а) відстань від Землі до Сонця; б) шлях, пройдений Землею по орбіті навколо Сонця за місяць; в) довжину екватора; г) швидкість руху точки екватора під час добового обертання Землі навколо осі; д) швидкість руху Землі по орбіті навколо Сонця?

19.    В яких з наведених нижче прикладів досліджуване тіло можна вважати матеріальною точкою: а) обчислюють тиск трактора на ґрунт; б) визначають  висоту підняття ракети; в) розраховують роботу, виконану під час піднімання залізобетонної плити перекриття відомої маси на задану висоту; г) обчислюють масу стальної кульки, користуючись мензуркою?

20.    Чи можна вважати матеріальною точкою потяг завдовжки близько 1 км під час розрахунку шляху, пройденого за кілька секунд? 

21.    Предмет, падаючи з 13-го поверху, за першу секунду пролітає один поверх.

Повз який поверх пролітатиме в кінці

а)  третьої секунди;

б)  5-ої секунди?

22.    Чи можна застосовувати формулу v = (2gh)^1/2 для визначення швидкості падіння тіла з висоти 1 000 м на поверхню

а)  Землі;

б)  Місяця?

23.    Камінь кинули вертикально вгору. Що триватиме довше: рух до верхньої точки чи падіння вниз?

24.    Де швидше осяде з однакової висоти дрібний пил – на Землі чи на Місяці?

25.    Поїзд прибув з Харкова до Києва. Чи рівні шляхи пройшли при цьому локомотив і хвостовий вагон? Чи можна поїзд в цьому завданні розглядати як матеріальну точку?

26.    Простежите за програванням грамофонної платівки. Яка траєкторія руху голки: а) щодо мембрани; б) відносно платівки, яка обертається; в) щодо корпусу програвача?

27.    Що ми оплачуємо в таксі, в літаку — шлях чи переміщення?

28.    На залізниці між станціями встановлені кілометрові стовпи. Що вони указують: переміщення поїзда або пройдений ним шлях?

29.    Чи можна Місяць прийняти за матеріальну точку по відношенню до ракети, що стартує із Землі; по відношенню до тієї ж ракети, що зробила посадку на Місяці?

30.    З літака, що горизонтально летить, скинули пакет. Визначити траєкторію польоту пакету: а) щодо літака; б) щодо Землі.

31.    Як краще вести літак для посадки на палубу авіаносця: назустріч або по ходу руху авіаносця? Чому?

32.    Чи може людина, що знаходиться на рухомому ескалаторі метро, бути у спокої в системі відліку, пов’язаної із землею?

33.    Про яку швидкість (середньою чи миттєву) йде мова в наступних виразах:

1) спідометр на тепловозі показує 75 км/ч; 2) лісова пожежа розповсюджується

 із швидкістю 25 км/ч; 3) ракета досягла швидкості 7 м/с.

34.    Літак рухається: 1) з постійним прискоренням; 2) з постійною швидкістю. Назвіть вид кожного руху. Побудуйте графік прискорення для першого руху і графік швидкості для другого. Порівняєте графіки.

35.    Який вплив на політ кулі чинить вітер, якщо він дме по напряму її рухи? у протилежному напрямі і перпендикулярно напряму руху кулі?

36.    Коли довжина розгону літака при зльоті буде коротша: при русі за вітром або проти вітру?

37.    При стрибку з рухомого об’єкту, повернувшись обличчям у бік руху, слід відштовхуватися у зворотний бік з швидкістю, що найбільш наближається до величини швидкості руху об’єкта. Що цим досягається?

38.    Чому за інших рівних умов дальність польоту списа залежить від швидкості розгону метальника у момент кидання?

39.    Як рухається струмоприймач, розташований на даху вагону електропоїзда, відносно вагону; дротів?

40.    Автомобіль і комбайн рухаються прямолінійно, так що якийсь час відстань між ними не змінюється. Вкажіть, щодо яких тіл кожен з них знаходиться у спокої і відносно яких тіл вони протягом цього проміжку часу рухаються.

41.    Вперед або назад рухається рама велосипеда відносно верхньої частини колеса?

42.    Льотчик-спортсмен зумів посадити літак на дах легкового автомобіля. За якої фізичної умови це можливо?

43.    Чому, помітивши відмінність у періодах обертання різних ділянок дисків Сонця та Сатурна, астрономи дійшли до висновку, що ці тіла не можуть бути твердими?

44.    Колесо рівномірно обертається навколо своєї осі. Побудуйте графіки залежності швидкостей і прискорень точок колеса від відстані до осі обертання.

45.    В автомобілі зчеплені між собою два зубчасті колеса з числами зубців 20 та 80 відповідно. Чи однакові швидкості мають зубці обох коліс під час обертання? Які періоди обертання коліс?

46.    Як розміщена миттєва вісь обертання ведучого колеса автомобіля, якщо: а) він гальмує з повним блокуванням коліс; б) буксує; в) рухається нормально без проковзування; г) різко рушає з проковзуванням коліс?

47.    На столі лежить котушка з нитками, половину яких вже використали для шиття. Чи можна, потягнувши за нитку, примусити котушку котитись: а) до нас; б) від нас?  

48.    Дальності польоту двох списів, кинутих під одним кутом до горизонту, відрізняються в к разів. Як відрізняються при цьому їх початкові швидкості?

49.    У скільки разів потрібно збільшити початкову швидкість струмини пожежного брандспойта, якщо у місті побудовано нові будинки, висота яких у два рази перевищує побудовані раніше?

50.    Під час стоянки потяга з верхньої полиці купе хлопчик упустив м’яч. Чи може м’яч впасти на те саме місце, якщо хлопчик упустить м’яч під час руху потяга? Від-повідь обґрунтуйте.

51.    У Мехіко прискорення вільного падіння майже на 0,5% менше, ніж у СанктПетербурзі. Наскільки це збільшує відстань стрибка та далекість кидка спортсменів?

52.    Як зміниться період обертання вала двигуна, якщо у к разів збільшиться: а) час його оберту навколо осі; б) кількість обертів за одну хвилину?

53.    Вал почав обертатись так, що доцентрове прискорення точок його поверхні збільшилось у к разів. Як змінилась кутова швидкість вала?

54.    Почавши обертатись із стану спокою, вал 2 за певний час зробив у к разів більше обертів, ніж вал 1. Порівняйте кутові прискорення цих валів.

55.    За першу секунду обертання вал зробив два повні оберти. Скільки обертів він зробить при сталому кутовому прискоренні за другу секунду обертання?

56.    Чому на екваторі легше вивести супутник на орбіту, ніж у високих широтах?

57.    Чи може супутник рухатись так, щоб весь час залишатись над Львовом?

58.    Вагон котиться зі сортувальної гірки. Які частини вагона рухаються, а які перебувають у стані спокою відносно: а) дороги; б) стін вагона.

Задачі

1.        Швидкість росту бамбука 0,5 мм/хв. За який час виросте бамбук висотою 20м?

2.        Визначте середнє значення «косового сажня» у сантиметрах та максимальне відхилення від нього для групи з 5 чоловік у вашому класі. Порівняйте отримане вами значення з величиною «косового сажня», яка була прийнята у 1835 р. і дорівнювала 213,36 см. 

Примітка. «Косовий сажень» — це відстань від пальців лівої ступні до кінчиків пальців витягнутої вгору правої руки.

3.        Накреслити приблизну траєкторію руху ступні велосипедиста відносно дороги і відносно велосипеда.

4.        Довжина класу становить приблизно 12 м. Одна група учнів вимірює цю довжину за допомогою рулетки завдовжки 15 м із сантиметровими поділками, інша — за допомогою лінійки завдовжки 50 см з міліметровими поділками. У якої групи відносна похибка вимірювання буде меншою? Чому?

5.        Весляр, перепливаючи річку, спрямовує човен так, що його поздовжня вісь весь час залишається перпендикулярною до течії річки, і розвиває при цьому швидкість відносно води 0,5 м/с. швидкість течії річки 0,8 м/с, ширина річки 40

м. за який час човен перепливає річку? Яка швидкість човна відносно берега?

6.        М’яч упав з висоти 3 м, підстрибнув від підлоги і був зловлений на висоті 1 м. Визначити шлях і переміщення м’яча.

7.        Щоб визначити відстань до Місяця, учень вирізав смужку паперу завширшки 4 мм і розташував її перпендикулярно до лінійки. Один кінець лінійки він розмістив біля ока, інший спрямував на нижній край Місяця і став переміщувати смужку паперу доти, доки вона повністю не закрила Місяць. При цьому відстань від ока до смужки виявилася рівною 44 см. Яке значення відстані до Місяця отримав учень, якщо діаметр Місяця дорівнює 3477 км?

8.        Гвинтокрил, пролетівши в горизонтальному польоті по прямій 40км повернув під кутом 80° і пролетів ще 30км. Визначити шлях і переміщення гвинтокрила.

9.        Відомо, що швидкість витікання рідини з вузького отвору в нижній частині посудини залежить від густини р і тиску р рідини на рівні отвору. Користуючись методом розмірностей, визначте, у скільки разів зміниться швидкість витікання рідини, якщо тиск біля отвору збільшиться вдвічі.

10.    Катер пройшов по озеру в напрямі точно на північний схід 2 км, а потім ще 1 км на північ. Визначити графічно модуль і напрям вектора переміщення.

11.    Човен на підводних крилах пливе прямолінійно по озеру з пункту А до пункту В, відстань між якими 40 км, а потім повертається в пункт А. Якими будуть переміщення та пройдений шлях човна?

12.    М’яч, кинутий вертикально вгору, досяг висоти 16 м від точки кидання і потім упав у ту саму точку. Який шлях пройшов м’яч? Чому дорівнює його переміщення?

13.    Стрілу було випущено з лука вертикально вгору з обриву заввишки 5 м. Стріла піднялася на 6 м над обривом і впала до його підніжжя. Визначте шлях і переміщення стріли за час польоту

14.    Полотно ескалатора метро рухається з швидкістю 0,75 м/с. Визначити час, протягом якого людина переміститься на 20 м відносно ескалатора, коли вона сама іде в напрямі руху ескалатора з швидкістю 0,25 м/с в системі відліку, зв'язаній з ескалатором.  

15.    Два поїзди рухаються назустріч один одному з швидкостями 72 і 54 км/год. Пасажир, який їде в першому поїзді, помічає, що другий поїзд проходить повз нього протягом 14 с. Яка довжина другого поїзда?

16.    Кінь, рухаючись ареною цирку, пробігає коло діаметром 14 м за 40 с. Визначте шлях і модуль переміщення коня: а) за 40 с руху; б) за 20 с руху; в) за 60 с руху; г) за 10 с руху. Виконайте пояснювальні рисунки.

17.    Швидкість руху човна відносно води в п разів більша, ніж швидкість течії річки. У скільки разів довше човен пливе між двома пунктами проти течії, ніж за течією?

18.    Ескалатор метро піднімає пасажира, що нерухомо стоїть на ньому, за 1 хв. їдучи по нерухомому ескалатору, пасажир піднімається за 3 хв- За який час він підніметься, ідучи до рухомому ескалатору?

19.    Рибалка, пливучи ка човні проти течії, випустив вудочку. За 1 хв він помітив це і відразу ж повернув назад. Через скільки часу він наздожене вудочку?  Швидкість течії річки і швидкість човна відносно води сталі. На якій відстані від місця втрати він наздожене вудочку, якщо швидкість течії води дорівнює 2 м/с?

20.    Вертоліт летів на північ з швидкістю 20 м/с. З якою швидкістю і під яким кутом до меридіана летітиме вертоліт, якщо подує західний вітер зі швидкістю 10 м/с?

21.    Катер, перетинаючи річку, рухається перпендикулярно до її течії з швидкістю 4 м/с у системі відліку, зв’язаній з водою. На скільки метрів знесе течія катер, якщо ширина річки 800 м, а швидкість течії 1м/с?

22.    У безвітряну погоду гвинтокрил рухався з швидкістю 90 км/год точно на північ. Визначити швидкість і курс гвинтокрила, якщо подув північно-західний вітер під кутом 45° до меридіана. Швидкість вітру 10 м/с.

23.    Під час удару ковальського молота по заготовці його прискорення в момент гальмування за модулем дорівнювало 200 м/с2. Який час тривав удар, якщо початкова швидкість молота становила 10 м/с?

24.    Поїзд через 10 с після початку руху набуває швидкості 0,6 м/с. Через скільки часу від початку руху швидкість поїзда дорівнюватиме 3 м/с?

25.    Велосипедист їде з гори з прискоренням 0,3- м/с2. Якої швидкості набуває велосипедист через 20 с, якщо його початкова швидкість дорівнює 50 м/с?

26.    Швидкість велосипедиста 36 км/год, а швидкість вітру 4 м/с. Яку швидкість має вітер у системі відліку, зв’язаній з велосипедистом, коли: а) вітер зустрічний; б) вітер попутний?

27.    Від зупинки одночасно відходять трамвай і тролейбус. Прискорення тролейбуса в два рази більше, ніж трамвая. Порівняти шляхи, пройдені трамваєм і тролейбусом за один і той самий час, та набуті ними швидкості.

28.    Швидкість точок робочої поверхні наждачного круга, який має діаметр 300 мм, не повинна перевищувати 35 м/с. Чи можна насадити цей круг на вал електродвигуна, що робить 1400 об/хв? 2800 об/хв? 

29.    Швидкість поїзда за 20 с зменшилася з 72 до 54 км/год. Написати формулу залежності швидкості від часу і побудувати графік цієї залежності.

30.    Кулька, що котиться похилим жолобом із стану спокою, за першу секунду  пройшла 10 см. Який шлях кулька пройде за три секунди?

31.    Перший вагон поїзда, який від’їжджає від зупинки, проходить за 3 с повз спостерігача, який стояв, коли поїзд рушив, біля початку цього вагона. За який час повз спостерігача пройде весь поїзд, що складається з 9 вагонів? Проміжками між вагонами знехтувати.

32.    К. Е. Ціолковський у книжці «Поза Землею», розглядаючи політ ракети, пише: «через 10 секунд вона була від глядача на відстані 5км». З яким прискоренням рухалася ракета і якої швидкості вона набула?

33.    Яке доцентрове прискорення поїзда, що рухається по заокругленню радіусом 800 м із швидкістю 20 м/с?

34.    Швидкість точок екватора Сонця під час його обертання навколо своєї осі дорівнює 2 км/с. Визначити період обертання Сонця навколо своєї осі і доцентрове прискорення точок екватора.

35.    Радіус робочого колеса гідротурбіни у 8 раз більший, а частота обертання — у 40 раз менша, ніж у парової турбіни. Порівняти швидкості та доцентрове прискорення точок дисків коліс турбін.

36.    Дитячий заводний автомобіль, рухаючись рівномірно, пройшов відстань s за час t. Визначити частоту обертання і доцентрове прискорення точок на ободі колеса, якщо його діаметр дорівнює d. Якщо є можливість, конкретні дані задачі знайдіть на досліді.

37.    Швидкість руху магнітної стрічки магнітофона становить 9,53 см/с. Обчислити частоту і період обертання правої (приймальної) котушки на початку й наприкінці прослуховування, якщо найменший радіус котушки дорівнює 2,5 см, а найбільший 7 см.

38.    Перша в світі орбітальна космічна станція, утворена внаслідок стикування космічних кораблів «Союз-4» і «Союз-5» 16 січня 1969 року, мала період обертання 88,85 хв і середню висоту над поверхнею Землі 230 км (вважаючи, що орбіта колова). Визначити середню швидкість руху станції

39.    Велосипедист, рухаючись по коловому велотреку, подолав півкола. Яке переміщення здійснив велосипедист, якщо пройдений ним шлях дорівнює 157 м?

Виконайте пояснювальний рисунок.                                        

Задачі професійного спрямування (с-г напрямок)

1.        Автомобіль, який рухається рівномірно, зробив розворот, описавши половину дуги кола. Накреслити шляхи і переміщення автомобіля за весь час розвороту та за третину цього часу. У скільки разів шляхи, пройдені за вказані проміжки часу, більші від модулів векторів відповідних переміщень?

2.        Автомобіль під час гальмування рухався з прискоренням 0,5 м/с² і зупинився через 20 с після початку гальмування. Яку швидкість мав автомобіль до початку гальмування? Який  гальмівний шлях автомобіля?

3.        По     прямолінійній      автотрасі (мал.3) рухаються рівномірно: автобус — управо із швидкістю 20 м/с, легковий автомобіль — уліво із швидкістю 15 м/с і мотоцикліст —

уліво із швидкістю 10 м/с; початкові координати цих екіпажів дорівнюють відповідно 500, 200 та —300 м. Написати рівняння їхнього руху. Визначити: а) координату автобуса через 5 с; б) координату легкового автомобіля і пройдений шлях через 10 с; в) через який час координата мотоцикліста дорівнюватиме —600 м; г) в який момент часу автобус проїжджав повз дерево; д) де був легковий автомобіль за 20 с до початку спостереження.

4.        Гальмо вантажного автомобіля вважається нормальним, якщо при гальмуванні автомобіля, що рухається зі швидкістю 36 км/год по сухій і рівній дорозі, гальмівний шлях не перевищує 12,5 м. знайдіть за наведеними даними гальмівне прискорення.

5.        У безвітряну погоду крапля дощу, впавши на бічне скло автомобіля мала швидкість 20 м/с і залишила слід під кутом 30⁰ до вертикалі. Чи може оштрафувати інспектор ДАІ водія за перевищення швидкості, якщо дозволена швидкість 60 км/год? Опором повітря знехтувати.

6.        Побудуйте довільний графік швидкості руху трактора: спочатку він рухався рівноприскорено із стану спокою, потім швидкість його зменшилась, а рух залишився рівноприскореним, після цього трактор рухався рівномірно.

Потім тракторист почав гальмувати і зупинив трактор.                                        

7.        По прямому шосе в одному напрямі рухаються два мотоциклісти. Швидкість першого мотоцикліста 10 м/с. Другий доганяє його з швидкістю 20 м/с. Відстань між мотоциклами в початковий момент часу дорівнювала 200 м. Написати рівняння рухів мотоциклістів у системі відліку, зв’язаній із землею, взявши за початок координат місце перебування другого мотоцикліста в початковий момент часу і вибравши за додатний напрям осі X напрям руху мотоциклістів. Побудувати на одному малюнку графіки рухів обох мотоциклістів (рекомендований масштаб: в 1 см 100 м; в 1 см 5 с). Визначити місце і час зустрічі мотоциклістів.

8.        Гусеничний трактор Т-150 рукається з максимальною швидкістю 18 км/год. Визначити проекції векторів швидкостей верхньої та нижньої частин гусениці на осі x та 𝑥₁. Вісь x зв’язана із Землею, а вісь 𝑥₁ — з трактором. Обидві осі напрямлені за рухом трактора.

9.        Легковий автомобіль рухається з швидкістю 20 м/с за вантажним, швидкість якого 16,5 м/с. У момент початку обгону водій легкового автомобіля побачив зустрічний міжміський автобус, який рухається з швидкістю 25 м/с. При якій найменшій відстані до автобуса можна починати обгін, якщо на початку обгону легкова машина була за вантажною ка відстані 15 м, а на кінець обгону вона має бути попереду неї на 20 м?

10.    Швидкість поздовжньої подачі різця верстата 12-см/хв, а поперечної подачі 5 см/хв. Яка швидкість різця в системі відліку, зв’язаній з корпусом верстата?

11.    На токарному верстаті виточують деталь у формі зрізаного конуса (мал.4). Якою має бути швидкість поперечної подачі різця, якщо швидкість поздовжньої подачі становить 25 см/хв? Розміри

деталі (у міліметрах) зазначено на малюнку.                                     Ма

12.    Автомобіль проїхав першу половину шляху з швидкістю v₁= 10 м/с, а другу половину шляху — швидкістю v₀ = 15 м/с. Визначити середню швидкість на всьому шляху. 

13.    За який час автомобіль, їдучи з прискоренням 0,4 м/с², збільшить свою  швидкість з 12 до 20 м/с?

14.    За який час автомобіль, рухаючись із стану спокою з прискоренням 0,6 м/с2, проїде 30 м?

15.    Під час аварійного гальмування автомобіль, який рухається з швидкістю 72 км/год, зупинився через 5 с. Визначити гальмовий шлях.

16.    Мотоцикліст і велосипедист починають одночасно рухатися із стану спокою. Прискорення мотоцикліста в три рази більше, ніж велосипедиста. У скільки разів більшу швидкість розвине мотоцикліст: а) за один і той самий час; б) на одному й току самому шляху?

17.    Діаметр передніх коліс трактора в 2 рази менший, ніж задніх. Порівняти частоти обертання коліс під час руху трактора.

18.    Рух від шківа І (мал.5) до шківа IV передається за допомогою двох пасових передач. Обчислити частоту обертання (в об/хв) шківа IV, якщо шків І робить 1200 об/хв, а радіуси шківів становлять: І = 8 см; II = 32 см; III  = 11 см;  IV  = 55 см. Шківи II і III жорстко закріплено на

одному валу.  

Мал.5

19.    Кругла пилка має діаметр 600 мм. На вісь пилки насаджено шків діаметром 300 мм, який приводиться в обертання за допомогою пасової передачі від шківа діаметром 120 мм, насадженого на вал електродвигуна. Яка швидкість зубів пилки, якщо вал електродвигуна робить 1200 об/хв?

20.    Період обертання молотильного барабана комбайна «Нива», діаметр якого 600 мм, дорівнює 0,046 с. Визначити швидкість точок, які лежать на ободі барабана, та їх доцентрове прискорення. 

21.    З якою швидкістю автомобіль повинен проїжджати середину опуклого мосту радіусом 40 м, щоб доцентрове прискорення дорівнювало прискоренню вільного падіння? 

22.    Обчислити доцентрове прискорення точок колеса автомобіля, які дотикаються до дороги, якщо автомобіль рухається з швидкістю 72 км/год і при цьому частота обертання колеса становить 8с⁻¹.

Задачі професійного спрямування (кухарський напрямок)

1.        Визначте середню швидкість руху учня від будинку та ліцею, якщо першу половину семикілометрового шляху він переміщався протягом 20 хвилин, а другу 10 хвилин. Час, проведений в очікуванні транспорту склало 5 хвилин.

2.        З водопровідного крана падають краплі води, обчисліть швидкість краплі через 0,2 секунди після відриву від крана. Який шлях пройде крапля за цей час?

3.        Скільки часу падає на гарячу сковороду вміст яйця, яке випускається з висоти 15 см, при приготуванні яєчні?

4.        Корок із пляшки з сильногазованим напоєм вистрілюється вертикально вгору на висоту 2,5 м. Визначте швидкість викиду пробки і час її підйому.

Опором повітря знехтувати.

5.        Зі столу, висотою 80 см падає тарілка . Визначте її швидкість біля підлоги. 6. З обробного столу падає тарілка. Розіб'ється тарілка, якщо швидкість реакції кухара 0,5 с?

7.        Вал м'ясорубки робить 800 об/хв. Визначте період його обертання.

8.        Вінчик збивальної машинки робить 300 об/хв. Визначте швидкість краплі збиваємої маси, злітаючої з зовнішньої сторони вінчка, якщо його радіус 5 см.

9.        Потік води, що надає руху колесу млина, тече зі швидкістю 0,5 м/с по каналу, ширина якого 1,5 м, а глибина — 0,6 м. Скільки води падає на колесо млина щосекунди?

10.    З міста з інтервалом 4 хв в одному напрямку виїхали два доставщика піцци з однаковою швидкістю, що дорівнювала 15 км/год. Визначте швидкість туриста, який ішов їм назустріч, якщо він зустрів доставщиків з інтервалом 3 хв.

11.  

12.    Визначте доцентрове прискорення картоплини, що рухається в картоплеочисній машині по колу радіусом 15 см, якщо вал електроприводу робить 60об/хв. Який шлях виконає картоплина за час чищення, якщо воно становить 3хв.?

13.    Струмінь води б'є під кутом 32° до горизонту. На відстані в 12 м вона падає.

Площа отвору шлангу 1 см². Скільки води подає шланг за хвилину?

Частина 2.  Динаміка і закони збереження

Якісні завдання

1. Який з описаних нижче механічних рухів відбувається за законом інерції?

ü  Автомобіль рухається прямолінійно з вимкненим двигуном.

ü  Автомобіль рухається з місця і набирає швидкість 2м/с.

ü  Автомобіль рухається рівномірно і прямолінійно з вимкнутим двигуном.

2. Велосипедист рухається по прямолінійній ділянці дороги з незмінною швидкістю внаслідок компенсації всіх сил, що діють на нього. Як називається це явище?

ü  Тяжіння.

ü  Інерція.

ü  Тертя.

3. Чому вантаж, випущений з літака над точкою А

(мал.6), падає на землю в точці В?                                                            ^Мал.6

ü     Внаслідок інерції літака.

ü     Вантаж, якщо він випущений над точкою А, впаде в точку А внаслідок вільного падіння.

ü     Внаслідок руху вантажу за інерцією.

4.        Чому тоненька гілка спочатку опускається, а потім підіймається, коли з неї злітає пташка?

5.        Чому бур’яни не слід виривати із землі різкими рухами, якщо навіть вони не міцно тримаються в ґрунті?

6.        Які закони фізики застосовуються при сортуванні зерна віялкою?

7.        В чому суть народного прислів'я „Коси коса, поки роса" з точки зору фізики?

8.        Який результат взаємодії Землі і Місяця, що є супутником Землі? Як цей результат впливає на явища на землі?

9.        Чому автомобіль важко зрушити з місця, а то й неможливо, по слизькому льоду?

10.    Як можна скинути краплю чорнила з пера, не використовуючи допоміжних

предметів? Які закони фізики при цьому використовуються?                                        

11.    Що спостерігатиметься, якщо надуту дитячу гумову кульку, не зав’язуючи її отвору, випустити з рук?

12.    Камінь падає тому, що його притягує Земля. Яка неточність у такому твердженні?

13.    За допомогою тягача розпочинають буксирувати вантажний автомобіль. Водій тягача повільно розпочинає натягувати трос, враховуючи інертність автомобіля, що буксирується. Яка фізична величина є мірою цієї властивості, що притаманна всім тілам?

ü  Сила.

ü  Маса.

ü  Швидкість.

14.    Чому під час зльоту і посадки повітряних лайнерів звучить команда бортпровідниці застебнути паски безпеки?

15.    Штучний супутник Землі летить по коловій орбіті. Чому тіла на ньому невагомі?

16.    Що важче: зрушити вагон з місця чи підтримувати рух вагона. Що вже рухається рівномірно і прямолінійно? Чому?

17.    Чому в автомобілі та велосипеді гальма ставлять на задні, а не на передні колеса? Що було б, якби гальма були спереду?

18.    Парашутист спускається рівномірно і прямолінійно. Поясніть, дії яких сил компенсуються?

19.    Хлопчик тримає на нитці кульку, наповнену воднем. Які дії взаємно компенсуються, якщо кулька перебуває в стані спокою?

20.    Чи може автомобіль з вимкненим двигуном рівномірно рухатись по горизонтальному шосе?

21.    Перед автомобілем раптово закрився залізничний переїзд. Яким способом (гальмуванням чи поворотом автомобіля вбік) легше запобігти аварії? Чи можна одночасно застосувати обидва способи?

22.    Поясніть, чому легше витягнути цвях, коли його зігнути і під час витягування одночасно повертати?

23.    На горизонтальній ділянці колії маневрений тепловоз штовхнув вагон. Які тіла діють на вагон під час поштовху і коли вагон вільно котиться?

24.    У поліні застрягла сокира, якою рубали дрова. Як краще вдарити об тверду опору, щоб розрубати  поліно,- вниз поліном, чи вниз обухом сокири?

25.    Чому досвідчені рибалки пливуть за течією посередині річки, а проти течії – тримаються біля берега?

26.    Як пояснити, чо людина, яка біжить, спіткнувшись, падає в напрямі свого руху, а, людина , яка ковзає по льоду, падає в напрямі, протилежному напряму руху?

27.    М’яч від удару футболіста летить вертикально вгору. Визначити й порівняти сили, що діють на м’яч: а) у момент удару; б) під час польоту м’яча вгору; в) під час польоту вниз; г) під час удару об землю.

28.    У ліфті встановлено пружинні терези, на яких стоїть людина. Як зміняться покази терезів під час руху ліфта вгору і вниз з урахуванням зміни характеру руху тіла?

29.    Чи можна користуватись на кораблі-супутнику Землі звичайним медичним термометром?

30.    Доведіть, що гальмівний шлях автомобіля не залежить від його маси.

31.    Порівняти силу тиску штангіста на поміст, коли він вижимає штангу з грудей на витягнуті руки, із силою тиску, коли він штангу тримає нерухомо. Вважати, що штанга спочатку рухається прискорено, потім якийсь час рівномірно і, нарешті, сповільнено.

32.    Чи завжди сила тиску автомобіля на дорогу дорівнює силі тяжіння автомобіля? Як це потрібно враховувати на практиці?

33.    Що станеться з космонавтом під час вільного польоту космічного корабля, якщо він випустить з рук (без поштовху) масивний предмет? Якщо він кине його?

34.    Порівняйте сили тертя ковзання під час руху автомобіля по опуклому мосту і по горизонтальному шляху.

35.    Що таке аеродинамічне гальмування космічного апарата, що опускається на Землю?

36.    Чому човен не зрушує з місця, коли людина, яка сидить у ньому, тисне на борт, і рушає, коли людина вийде з човна й штовхатиме його з такою самою  силою?

37.    Якщо розкрутити відро з водою у вертикальній площині, то вода з нього не виливатиметься. Поясніть, чому?

38.    На яку ресору (праву чи ліву) осідає автомобіль при лівому повороті? Чому?

39.    Барон Мюнхаузен твердив, що сам себе витягнув за чуба із болота. Чому це неможливо?

40.    У чому виявляється сила тяжіння на організм людини?

41.    Довгий стержень легше втримати в горизонтальному положенні посередині, ніж за кінець. Чому?

42.    Чому у практиці машинобудування особливу увагу звертають на центрування тіл, що обертаються?

43.    Виконуючи лабораторну роботу по вивченню рівноваги важеля, учень використовував важки однакової маси. На одну сторону важеля він підвісив один важок, а на другу – два важки один за другим і дійшов висновку, що важіль буде в рівновазі тоді, коли довжина плеча важеля зі сторони одного важка дорівнюватиме сумі довжин плечей важеля зі сторони двох важків. Чи правильний висновок зробив учень?

44.    У ліфті стоїть відро з водою, в якій плаває тіло. Чи зміниться глибина занурення тіла у воду, коли ліфт рухатиметься вниз, вгору?

45.    Хлопчик, який пливе на човні, що завантажений камінням, втратив весло.

Як йому дістатись до берега, не торкаючись руками води?

46.    Два хлопчики тягнуть мотузку в різні боки. Один з них перетягнув другого. Порівняйте роботи, виконані силами, що прикладені до мотузки.

47.    Чому переходять на нижні передачі транспортні засоби тоді, коли підіймаються на круту гору, а трактор – коли заглиблюється в землю плуг?

48.    Під час розкриття парашута зростає опір повітря, внаслідок цього парашутист рухається сповільнено. Яка енергія парашутиста при цьому зменшується?

49.    Під час пострілу снаряд і гармата рухаються в протилежних напрямках.

Що набуває при цьому більшої кінетичної енергії – снаряд чи гармата?

Задачі

1.        На кінець лінійки покладемо  два сірникових коробка і вставимо позаду одного канцелярську кнопку. Підчас різкого руху у горизонтальному напрямку один коробок падає вниз, а інший відлітає на відстань. Порівняйте час падіння і обґрунтуйте висновок.

2.        Визначте масу м’яча, який під дією сили 50 мН набуває прискорення 10 см/с²

3.        Людина стоїть у ліфті. Визначити і порівняти сили, які діють на неї в таких випадках: а) ліфт не рухається; б) ліфт починає рухатися вгору; в) ліфт рухається рівномірно; г) ліфт сповільнює рух до зупинки.

4.        Під час зіткнення двох залізничних платформ прискорення навантаженої платформи виявилось у 4 рази меншим, ніж порожньої. У скільки разів навантажена платформа важча за порожню?

5.        Як рухається поїзд, якщо яблуко, яке впало із столика вагона в системі відліку «Вагон»: а) рухається по вертикалі; б) відхиляється під час падіння уперед; в) відхиляється назад; г) відхиляється вбік?

6.        Визначте початкову швидкість кульки, що вилітає з дитячого пістолета.

7.        Маневровий тепловоз, маса якого 100 т, штовхнув вагон, що перебував у стані спокою. Прискорення вагона під пас взаємодії за абсолютним значенням у 5 раз перевищувало прискорення тепловоза. Яка маса вагона?

8.        Підлетівши до незнайомої планети, космічний корабель, вимкнувши двигуни, вийшов на колову орбіту, і космонавти почали дослідження. Чи можуть вони визначити середню густину речовини планети, користуючись для цієї цілі лише годинником?

9.        З гармати вилітає снаряд масою 10 кг зі швидкістю 600 м/с. Визначте середню силу тиску порохових газів, якщо по стволу гармати снаряд рухається протягом 5 мс.

10.    Потяг масою 900 т, маючи швидкість 108 км/год, зупинився під дією сили 135 кН. Скільки часу тривало гальмування?

11.    Під час зіткнення двох візків, які рухаються по горизонтальній площині, проекція вектора швидкості на вісь х першого візка змінилася від 3 до 1 м/с, а проекція вектора швидкості другого візка на ту ж саму вісь змінилася від 1 до 3 м/с. Вісь X зв’язана із Землею, розташована горизонтально, і її додатний напрям збігається з напрямом вектора початкової швидкості першого візка. Описати рухи візків до і після взаємодії. Порівняти маси візків.

12.    Поїзд масою 4000 т, проїжджаючи повз світлофор з швидкістю 36км/год, почав гальмувати. Сила тертя стала і дорівнює 200 кН. На якій відстані від світлофора поїзд буде через 1 хв?

13.    Підіймальний кран опускає палю масою m=200 кг, яка підвішена на тросі, спочатку рівноприскорено, потім рівномірно і, нарешті, рівносповільнено. Абсолютне прискорення у всіх випадках дорівнює а=0,8 м/с². Якою буде сила натягу тросу в усіх випадках.

14.    Вагон, маса якого 60 т, під’їжджає з швидкістю 0,3 м/с до нерухомої платформи і ударяє в неї буферами, внаслідок чого платформа набуває швидкості 0,4 м/с. Яку масу має платформа, якщо після удару швидкість вагона зменшилася до 0,2 м/с?

15.    Похила площина може змінювати кут α нахилу у разі незмінної довжини основи. З її верхньої точки вільно ковзає мішок з цементом. Коефіцієнт тертя мішка об площину дорівнює μ=0,25. За якого кута α₀ нахилу площини до горизонту час ковзання мішка буде мінімальним? 

16.    Локомотив із вагонами, що рухається зі сталою швидкістю  =0,2 м/с, завантажується гірничою породою. Швидкість завантаження становить u=800 кг/с. Знайти силу тяги локомотива. Втрати механічної енергії під час руху не враховувати.

17.    Для завантаження руди у вагонетки використовують стрічковий трап, який переміщує руду догори по нахилу на висоту h =5 м. За час t₁=1 хв транспортер подає руду масою m=12 т. Яку роботу виконує транспортер за час t₂=5 хв?

18.    Палю масою m₁=100 кг забивають в ґрунт копром масою m₂=400 кг, який вільно падає з висоти Н=5 м. Під час кожного удару паля опускається на глибину h=5 cм. Визначити силу опору ґрунту.

19.    Швидкість самоскида, що навантажений гірничою породою, на деякій ділянці залежить від пройденого шляху за законом  =В+СS, де В=2 м/с, С=0,03 с^–1. Маса самоскида m =7,5 т. У момент часу t₁=10 с швидкість самоскида ₁=36 км/год. Визначити роботу двигуна в інтервалі часу від t₁ до t₂=30 с.

20.    Розрівнюючи ґрунт, бульдозер рухається зі швидкістю  =3,6 км/год і розвиває потужність N=2000 Вт, причому 60% потужності витрачається на переміщення самої машини. Який опір долає бульдозер?

21.    На парашутиста масою 90 кг на початку стрибка діє сила опору повітря, проекції якої на осі  координат X та У становлять 300 і 500 Н, (Вісь Y напрямлена вгору.) Визначити рівнодійну всіх сил.

22.    На реактивний літак діють у вертикальному напрямі сила тяжіння 550 кН і підіймальна сила 555 кН, а в горизонтальному напрямі — сила тяги 162 кН і сила опору повітря 150 кН. Визначити рівнодійну всіх сил (за модулем і напрямом).

23.    З яким прискоренням рухався під час розгону реактивний літак масою 60 т, якщо сила тяги двигунів становить 90 кН?

24.    М’яч масою 0,5 кг після удару, що тривав 0,02 с, набуває швидкості 10 м/с. Визначити середню силу удару.

25.    Бойова реактивна установка БМ-13- («Катюша») мала довжину напрямних балок 5 м, масу кожного снаряда 42,5 кг і силу реактивної тяги 19,6 кН. Визначити швидкість сходу снаряда з напрямної балки.

26.    Під дією якоїсь сили візок, рухаючись із стану спокою, пройшов шлях 40 см. Коли на візок поклали вантаж 200 г, то під дією тієї самої сили і за той самий час візок пройшов із стану спокою шлях 20 см. Яка маса візка?

27.    Космічний корабель масою 8 т наблизився до орбітальної космічної станції масою 20 т на відстань 100 м. Знайти силу їх взаємного притягання.

28.    На скільки зменшується сила ваги, яка діє на літак Ту-154 масою 90 т, під час польоту на висоті 11 км, де прискорення вільного падіння дорівнює 9,77 м/с²? Прискорення вільного падіння на поверхні Землі вважати рівним 9,81 м/с².

29.    Ліфт Останкінської телевізійної вежі розганяється до швидкості 7 м/с протягом 15 с. За такий самий час він і зупиняється. На скільки зміниться вага людини масою 80 кг на початку і в кінці руху ліфта?

30.    Запряжка собак, тягнучи сани по снігу, може розвивати максимальну силу 0,5 кН. Сани з вантажем якої маси може везти запряжка, рухаючись рівномірно, якщо коефіцієнт тертя дорівнює 0,1?

31.    Під час змагання коней ваговозних порід один кінь перевіз вантаж масою 23 т. Визначити коефіцієнт тертя, якщо сила тяги коня становить 2,3 кН.

32.    Через який час після початку аварійного гальмування зупиниться автобус, що рухається з швидкістю 12 м/с, якщо коефіцієнт опору при аварійному гальмуванні дорівнює 0,4?

33.    На ділянці шляху, де для автотранспорту встановлено швидкість 30 км/год, водій застосував аварійне гальмування. Інспектор ДАІ за слідом коліс визначив, що гальмовий шлях дорівнює 12 м. Чи порушив водій правила руху, якщо коефіцієнт опору (сухий асфальт) становить 0,6?

34.    З якою швидкістю летітиме хокейна шайба масою 160 г, щоб її імпульс дорівнював імпульсові кулі масою 8 г, яка летить із швидкістю 600 м/с?

35.    Поїзд, маса якого 2000 т, рухаючись прямолінійно, збільшив швидкість ВІД 36 до 72 км/год. Визначити зміну імпульсу.

36.    Сидячи у човні, мисливець стріляє з рушниці в тому самому напрямі, в якому пливе човен. Яку швидкість мав човен, якщо він зупинився після двох пострілів, зроблених швидко один за одним. Маса мисливця з човном 200 кг, маса набою 20 г. Швидкість вильоту шроту та порохових газів становить 500 м/с. 37. На судні масою 750 т зроблено з гармати постріл у напрямі, протилежному рухові судна, під кутом 60° до горизонту. На скільки змінилася швидкість судна, якщо снаряд масою ЗО кг вилетів з швидкістю 1 км/с відносно судна?

38.    Більярдна куля і, яка рухається із швидкістю 10 м/с, вдарилася об кулю 2 такої самої маси, що перебувала в стані спокою. Після удару кулі розкотилися так. Визначити швидкість куль після удару.

39.    Баштовий кран піднімає в горизонтальному положенні стальну балку завдовжки 5 м і перерізом 100 см² на висоту 12 м. Яку корисну роботу виконує кран?

40.    Яку роботу виконує людина, піднімаючи тіло масою 2 кг на висоту 1 м з прискоренням 3 м/с²?

Задачі професійного спрямування (с-г напрямок)

1.        Сила тяги автомобіля змінюється залежно від шляху за законом F=В+СS, де В=500 Н, С=80 Н/м. Визначити роботу А сили на ділянці шляху від S₁=2 м до S₂=10 м.

2.        Трактор, сила тяги якого на гаку становить 15 кН, надає причепові прискорення 0,5 м/с. Якого прискорення надасть тому самому причепові трактор, що розвиває тягове зусилля 60 кН?

3.        Під дією сили 3 кН швидкість автомобіля масою 5т зросла з 54км/год до 72км/год. Визначити шлях і час розгону.

4.        Порожній вантажний автомобіль, маса якого 4 т, почав рухатися з прискоренням 0,3 м/с². Яка маса вантажу, взятого автомобілем, якщо, маючи таку одну силу тяги, він рушає з місця з прискоренням 0,2 м/с²?

5.        Автомобіль рухається під гору з незначним підйомом зі сталою швидкістю  ₁=10,8 км/год. Якщо він рухається в зворотному напрямі, тобто згори, то за тієї самої потужності двигуна встановлюється швидкість  ₂=25,2 км/год. Яка швидкість встановиться за тієї самої потужності двигуна під час руху по горизонтальному шляху

6.        Автомобіль, маса якого 4 т рухається із стану спокою і пройшовши 25 м досягає швидкості 18 км/год. Визначити силу, яка діє на автомобіль і час руху.

7.        Автомобілі зі встановленими на них двигунами потужністю N1=294,00 кВт і N2=317,52 кВт розвивають швидкість 1=72 км/год і  2=64,8 км/год. З якою швидкістю їхатимуть автомобілі, якщо їх з'єднати тросом?

8.        Автомобіль масою m =4 т з обома ведучими осями рушає з місця. Двигун працює зі сталою потужністю N=31,36 кВт. Коефіцієнт тертя ковзання коліс об дорогу дорівнює μ=0,4. Якою буде швидкість автомобіля через час t=20 с? 

9.        Автомобіль, рухаючись рівносповільнено, зупиняється за час t=5 с, пройшовши до зупинки шлях S= 25 м. Маса автомобіля m=1020 кг. Знайти початкову швидкість автомобіля і гальмівну силу.

10.    Об вітрове скло рухомого автомобіля вдарився комар. Порівняти сили, які діють на комара та автомобіль під час удару.

11.    У кузові автомобіля лежить ящик. Коли автомобіль почав рушати з місця з  прискоренням 1,6 м/с², ящик залишився на місці (відносно автомобіля), а під час  гальмування з прискоренням 2 м/с² ящик ковзав відносно кузова. В яких межах укладається значення коефіцієнта тертя?

12.    Що повинен зробити водій машини, помітивши дорожній знак, який означає небезпечний поворот? Чому водій має бути особливо уважним у сиру погоду, під час падолисту і ожеледі?

13.    На горизонтальній дорозі автомобіль робить поворот, радіус якого 16 м. Яку найбільшу швидкість може розвивати автомобіль, щоб його не занесло, якщо коефіцієнт тертя ковзання коліс об дорогу дорівнює 0,4? У скільки разів зміниться ця швидкість узимку, коли коефіцієнт тертя зменшиться в 4 рази?

14.    Знайти імпульс вантажного автомобіля масою 10 т, який рухається з швидкістю 36 км/год, і легкового автомобіля масою 1 т, що рухається з швидкістю 25 м/с.

15.    Автомобіль масою 10 т рухається з вимкненими двигунами під уклон по дорозі, яка утворює з горизонтом кут 4°. Обчислити роботу сили тяжіння на шляху 100 м.

16.    Маса самоскида у 18 раз більша від маси легкового автомобіля, а швидкість самоскида у 6 раз менша від швидкості легкового автомобіля. Порівняти імпульси та кінетичні енергії цих автомобілів.

17.    Автомобіль, маса якого 2 т, проїхав по горизонтальній дорозі під час аварійного гальмування шлях 50 м. Визначити (ураховуючи знак) роботу сили тертя і зміну кінетичної енергії автомобіля, якщо коефіцієнт тертя дорівнює 0,4.

18.    Бензовоз масою 5 т підходить до підйому завдовжки 200 м і заввишки 4 м з швидкістю 15 м/с. У кінці підйому швидкість зменшилася до 5 м/с. Коефіцієнт опору дорівнює 0,09. Знайти: а) зміну потенціальної енергії; б) зміну кінетичної енергії; в) роботу сили опору; г) роботу сили тяги; д) силу тяги бензовоза.

19.    Трактор типу Т-150 має тягову потужність (потужність на гаку) 72 кВт. З якою швидкістю може тягнути цей трактор причіп масою 5 т на підйом 0,2, якщо коефіцієнт тертя становить 0,4?

20.    Автомобіль, маса якого 4 т, рухається зі стану спокою і, пройшовши 25 м, досягає швидкості 18 км/год. Визначити силу, яка діє на автомобіль і час руху.

Задачі професійного спрямування (кухарський напрямок)

1.        Визначте вагу наповненої водою доверху 50-літрової алюмінієвої каструлі масою 3 кг. Яка сила тяжіння, що діє на каструлю з водою?

2.        В склянці об'ємом 200 см³поміщається 180 г цукру. Визначте щільність цукру і його вага.

3.        На вантажному ліфті піднімають мішок з борошном масою 50 кг. У початковий момент підйому прискорення ліфта дорівнювало 0,5 м / с2, потім ліфт рухався рівномірно. Визначте силу тяжіння і вага мішка з борошном спочатку і в середині шляху.

4.        Як силу треба прикласти для того, щоб пересунути по чавунної конфорки алюмінієву каструлю з борщем загальною масою 15 кг, якщо коефіцієнт тертя алюмінію по сталі рівна 0,2?

5.        Для розморожування в ванну з холодною водою опускають блок тріски розмірами 40 * 20 * 10 см.  З яким прискоренням він буде падати у воді, якщо густина замороженої тріски  1,210³ кг/м^з  ?

6.        Для розморожування в ванну з холодною водою опускають блок тріски розмірами 40  20  10 см. З яким прискоренням він буде падати в воді, якщо щільність замороженої тріски 1,210³ кг / м³?

7.        Чому дорівнює вага яйця в воді, якщо при зануренні п'яти яєць рівень води в каструлі діаметром 20 см піднявся на 1,5 см. Маса яйця 55г.

8.        Визначте силу тиску на дно каструлі 40 л бульйону, в якому знаходиться 20 кг кісток, якщо діаметр каструлі 50см.

9.        Визначте тиск повітря в бульбашці, що знаходиться на дні каструлі з 5 л води, якщо діаметр каструлі дорівнює 20см.

10.    Визначити коефіцієнт пружності тіста для вареників, якщо при натисканні на нього пальцем з силою 5Н, його абсолютне подовження по модулю становить 2 мм.

11.    Обробну дошку довжиною 40 см, по всій поверхні якої покладені пельмені, утримують над каструлею з киплячою водою на висоті 15 см від її поверхні і одночасно піднімають верхній край дошки до кута 60⁰, поки пельмені не починають ковзати по дошці. Визначте час, який розділяє від падіння перший пельмень від останнього. Коефіцієнт тертя пельмені про дошку 0,4.

12.    З пляшки з сидром вилітає пробка масою 20 г зі швидкістю 7 м/с. Визначте зміну імпульсу пляшки і її швидкість при віддачі, якщо маса пляшки 1,5 кг.

13.    Як зміниться кількість руху чайника з окропом масою 2,5 кг, якщо з його носика виривається струмінь пара зі швидкістю 2 м/с, об'ємом 1 м³ і густиною 1,2 кг/м³? На скільки б змістився чайник за 5 с, якби коефіцієнт тертя між дном чайника і конфоркою став дорівнює 0,01?

14.    З підвалу, глибиною 4 м на другий поверх на ліфті піднімається мішок з борошном масою 50кг. Знайти роботу здійснену силою тяжіння. Знайти зміну потенційної енергії мішка з борошном, якщо висота поверху 5м.

15.    Яка робота відбувається при чаюванні, коли Ви піднімаєте чашку масою 200 г з 220 мл чаю на висоту 35 см?

16.    По поверхні стійки бару ковзає стакан масою 300 г з 150 мл лимонаду і 50г льоду. Визначте кінетичну енергію склянки і вмісту, якщо бармен надає склянці горизонтальну швидкість 80 см / с.

17.    З якою швидкістю падає крапля води з носика самовара, розташованого на 20см від поверхні стола?

18.    Стакан з коктейлем, пущений рукою бармена ковзає по поверхні стійки бару до зупинки 2 м. З якою швидкістю був пущений стакан, якщо коефіцієнт тертя скла об поверхню дорівнює 0,15, а маса склянки з коктейлем 250 г? Знайти роботу сили тертя.

19.    Знайти кінетичну енергію пельмені на дні каструлі з водою, якщо його кидають з висоти 25 см над поверхнею води. Маса пельмені 50г, а щільність 1,1 г /см³. Висота води в каструлі 15 см.

20.    Визначити механічну енергію молотка масою 150 г при відбиванні м'яса, якщо його швидкість 1м/с.

21.    Яку початкову швидкість треба надати каструлі масою 2 кг з 30 л води, щоб ривком встановити її на конфорку плити висотою 70 см? Яку потужність розвиває кухар при цьому?

Розділ II. МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА

Молекулярно-кінетичною теорією називають вчення про будову й властивості речовини на основі уявлень про існування атомів і молекул як найменших частинок хімічної речовини.

В основі молекулярно-кінетичної теорії лежать три основних положення:

ü Усі речовини – тверді, рідкі й газоподібні – утворені з дрібних частинок – молекул, які самі складаються з атомів;

ü Молекули й атоми є електрично-нейтральними частинками. За певних умов молекули й атоми можуть набувати додатковий електричний заряд і перетворюватися в позитивні або негативні іони;

ü Атоми й молекули перебувають у безупинному хаотичному русі.

Частинки взаємодіють між собою із силами, що мають електромагнітну природу. Гравітаційними взаємодіями між частинками в цьому випадку нехтують.

Найбільш яскравим експериментальним підтвердженням молекулярнокінетичної теорії про безладний хаотичний рух атомів і молекул є броунівський рух. Це тепловий рух дрібних мікроскопічних частинок, завислих у рідині або газі. Броунівський рух був відкритий англійським ботаніком Броуном. Броунівські частинки рухаються під впливом безладних хаотичних ударів молекул. Через хаотичний тепловий рух молекул ці удари ніколи не врівноважуються. У результаті такого руху швидкість броунівської частинки безладно змінюється як за модулем так і за напрямком, а її траєкторія має складну зиґзаґоподібну будову.

Термодинáміка — розділ класичної макроскопічної фізики — загальна феноменологічна наука про енергію, яка досліджує різноманітні явища природи (фізичні, хімічні, біологічні, космічні і т. ін.) у світлі основних законів (начал) термодинаміки. 

Термодинаміка не використовує ніяких гіпотез, тобто припущень, що вимагають подальшої дослідної перевірки. 

Метод термодинаміки — дедуктивний. Він полягає в строгому математичному розвитку постулатів термодинаміки — початкових аксіом, що є узагальненням  загальнолюдського досвіду пізнання природи і допускають пряму експериментальну перевірку в усіх областях природознавства. З цієї причини висновки, до яких приходить термодинаміка, мають таку ж міру достовірності, як і закони, що лежать в її основі. Зародившись як наука про перетворення теплоти на роботу (технічна термодинаміка), термодинаміка стала проникати в найрізноманітніші галузі науки і техніки. Таким чином народилися такі відносно самостійні її розділи як фізична (загальна) термодинаміка, хімічна термодинаміка, біологічна термодинаміка, термодинаміка чорних дір, тощо.

Якісні завдання

1.       Яке фізичне явище лежить в основі утворення пальної суміші в циліндрі дизельного двигуна?

2.       Учень випадково зламав кулькову ручку. Відомо, що ручка зламається, якщо будуть переборені сили притягання між молекулами пластмаси. Чи вдасться учню відновити цілісність ручки шляхом притискання відламаних частин однієї до одної? Відповідь обґрунтуйте.

3.       При варінні бульйону у відкритій каструлі помітно, як зменшується рівень рідини. Куди вона зникає?

4.       Часто у стовпі сонячного світла, яке проникає через вікно, можна помітити дрібні порошинки, що безупинно й хаотично рухаються в повітрі. Чи можна такий рух назвати броунівським? Відповідь обґрунтуйте.

5.       Не секрет, що сальце в холодильнику  просолюється повільніше, ніж в кімнаті.  Чому саме?

6.       Чому, якщо подихати собі на руки, відчувається тепло, а якщо подмухати  — холод?

7.       Часто кондитери посипають  лист для випікання борошном. Це такий обряд чи прикмета?

8.       Чи чинить повітря, яким наповнена кімната, тиск на стелю? Відповідь обґрунтуйте.

9.       Яким явищем зумовлено переміщення мінеральних та органічних добрив у ґрунтах?

10.  Чому не рекомендується знаходитися поблизу поля, обробленого отрутохімікатами?

11.  Відомо, що пухкий сніг добре захищає ґрунт від промерзання, бо в снігу багато повітря, яке є поганим провідником тепла. Але ж і до ґрунту, не вкрито снігом, прилипають шари повітря. Чому ж у цьому разі він промерзає?

12.  Навіщо за місяць до осінньої оранки лущать стерню?

13.  Чому щільний вологий ґрунт має значно більшу теплопровідність, ніж сухий і розпушений?        

14.  Як пояснити, що дерев’яні дошки внаслідок висихання вигинаються?

15.  Як пояснити, що гайку, виготовлено навіть із нержавіючої сталі, важко відкрутити, якщо вона була тривалий час міцно закручена?

16.  Чому в шинах колісного трактора перед початком роботи встановлюють тиск, трохи нижчий за норму? Чому це особливо важливо влітку?

17.  Часто можна почути вислів: «ґрунт дихає». Що це означає? Як пояснити таке явище?

18.  Говорять, що дощ охолоджує повітря. Чи так це? Поясніть.

19.  Яка волога довше зберігається в ґрунті - після танення снігу чи після випадання теплого дощу? Чому так важливо провести снігозатримання на полях? 20. Як впливає зміна вологості повітря на вологість ґрунту (за умови, що опадів не було)?

21.  Під час будування приміщень нижню частину будівлі (цоколь) відділяють од верхньої шаром водонепроникної тканини або толі. Для чого це роблять?

22.  Коли інтенсивніше висихає ґрунт, не прикритий шаром снігу, - в мороз чи відлигу?

23.  Чому культивацію або прополювання сільськогосподарських культур іноді називають «сухим поливом»?

17.Чому кількість молока, зданого на молокозавод, облічують не в одиницях об’єму, а в одиницях маси (кілограмах або центнерах)?

18.    Коли настають морози, зволожений ґрунт промерзає на меншу глибину, ніж сухий, а вологі предмети на морозі замерзають і руйнуються більше, ніж сухі. Як пояснити цю уявну суперечність?

19.    Якби температуру повітря влітку раптово можна було б знизити до кількох градусів нижче нуля, то значна частина дерев загинула б від вимерзання. Ці самі рослини взимку можуть переносити значно більші морози. Як це пояснити?

20.    Відомо, що для збереження дерев від весняних приморозків у садах спалюють хмиз, бур’ян тощо. Дим, що огортає дерева, оберігає їх від замерзання. А щоб зберегти молоду розсаду, її перед настанням приморозку слід побризкати водою (причому якщо розсада має низьку температуру, то не можна оббризкувати її надто теплою або гарячою водою і навпаки). Як ви можете пояснити такі способи збереження рослин від вимерзання?

21.    Під час видиху на морозі утворюються білі клуби, які називають парою. Чи правильно це?

22.    Чому пітніють окуляри, коли людина з морозу заходить до кімнати?

23.    Чому у великий мороз над ополонкою на річці утворюється туман?

24.    Коли в кімнаті тепло й волого, то під час відчиняння взимку кватирки утворюються клуби туману, які в кімнаті опускаються, а надворі піднімаються. Пояснити явище.

25.    Чому будь-яке тіло, занурене в гарячу воду, не нагрі¬вається вище від певної температури?

26.    Як за зовнішнім виглядом відрізнити в лазні трубу з холодною водою від труби з гарячою?

27.    Чим пояснити, що взимку на шибках вікон з’являється паморозь? З якого боку шибки вона з’являється?

28.    Як пояснити появу і накопичення великого заряду на металевих частинках кузова автомобіля, трактора або комбайна? Чим небезпечні ці заряди? Як запобігти їх накопиченню?

29.    Для сепарації (розділення) зерна використовують електричне поле. Як пояснити, що більш видовжені зерна в електричному полі піддаються дії більшої сили, а на короткі і круглі зерна електричне поле діє із значно меншою силою?

30.    Як заміряти напругу на клемах акумулятора, якщо наявні тільки вольтметри зі школою до 2В, а напруга в акумуляторах клемах близько 10-12В.

31.    Для чого намагнічують пробку, призначену для зливання масла, в днищі картера трактора?

32.    Як за звуком можна визначити частоту обертів двигуна?

33.    Якщо під час трансляції телевізійних передач поблизу працює трактор, це викликає перешкоди. Як це пояснити?

34.    Чому для роботи радіоприймача в кабінеті трактора чи автомашин потрібна зовнішня антена?

35.    Рослини поливають тільки вранці або надвечір. Чому? Що було б якби полили рослину в той час, коли палить сонце?

36.    Для сушіння овочів, фруктів, сіна, деревини використовують промені певної довжини. Що це за промені? Які їх властивості?

37.    Якщо відчинити двері тваринницької ферми взимку, то можна побачити, як звідти виходять клуби пари. Чому її не видно в самому приміщені?

38.    Готуючи грубі корми для худоби, використовують кормозапарники, тиск який досягає кількох атмосфер. Для чого потрібен: такий великий тиск?

39.    Яка волога довше зберігається в ґрунті - після танення снігу чи після  випаду теплого дощу? Чому таким важливим є снігозатримання на полях?

40.    Як пояснити зниження температури у карбюраторі ДВЗ у момент утворення робочої суміші?

41.    Яким чином можна понизити вологість у тваринницькому приміщенні?

42.    Яке значення має меліорація для сільського господарства?

43.    Як впливає на капілярні властивості ґрунту внесення в нього домішок, зокрема мінеральних добрив?

44.    Що означає вираз "закриття вологи в ґрунті"?

Як це здійснюється на практиці?

45.    Чому культивація чи прополка сільськогосподарських культур іноді називається "сухим поливом"?

46.    Навіщо кільця поршня ДВЗ забезпечені зазорами?

47.    На одному кінці соломинки видули мильну бульбашку, а другий її кінець наблизили до полум’я свічки. Чому полум’я відхиляється при цьому вбік?

48.    Покладіть на поверхню води сірник доторкніться до води кусочком мила з одного боку поблизу від сірника. Поясніть явище, яке спостерігається при цьому.

49.    Чому маленькі краплі роси на листках деяких рослин мають форму кульок, а листки інших рослин роса покриває тонким шаром?

50.    Як пояснити походження народної приказки: «Як з гуски вода»?

51.    Чому, перш ніж покрити штукатурку масляною фарбою, попередньо проводять ґрунтовку оліфою?

52.    Чому взимку в гаражі камери коліс автомобіля нагнітають повітрям до більшого тиску, ніж влітку? 

Задачі

1.        Налита у склянку вода масою 200 г повністю випарувалася за 20 діб. Скільки в середньому молекул води вилітало з її поверхні за 1 с?

2.        Скільки молекул повітря міститься в класній кімнаті, розміри якої 8×6×4 м, при температурі 1∙10⁵ Па?

3.        Густина газу в балоні газонаповненої електричної лампи 0,9 кг/м3. Після вмикання тиск у лампі зріс від 80 кПа до 110 кПа. На скільки збільшилася при цьому середньоквадратична швидкість молекул газу?

4.        В озеро, яке має середню глибину 10 м і площу поверхні 20 км², кинули кристалик кухонної солі масою 0,01 г. Скільки молекул цієї солі було б у наперстку води об'ємом 2 см³, взятій з озера, якщо вважати, що сіль, розчинившись, рівномірно розподілилася у всьому об’ємі води озера?

5.        З якою швидкістю має рухатись після пострілу свинцева куля, щоб, ударившись об перешкоду, вона розплавилася? Початкова температура кулі 212⁰С.

6.        Над Землею по коловій орбіті рухається супутник із середньою швидкістю 7,9 км/с. Площа поперечного перерізу супутника 3 м². Тиск повітря на висоті орбіти 0,138 мПа, температура 120 К. Оцініть число зіткнень молекул повітря із супутником протягом 1 с.

7.        Компресор засмоктує з атмосфери щосекунди 3 л повітря, яке подається в балон місткістю 45 л. через скільки часу тиск у балоні перевищуватиме атмосферний у 9 разів?

8.        В 1 см³ води, взятої з Балтійського моря, містить 5*10¹⁹ молекул солі. Яку кількість води необхідно випарувати, щоб дістати 12 г солі – добову норму для людини?

9.        Яка маса краплі води, що витікає з піпетки, в момент відривання, якщо діаметр отвору піпетки становить 1,2 мм? Вважати, що діаметр шийки краплі дорівнює діаметру отвору піпетки.

10.    Гумовий човен надули рано вранці, коли навколишнє повітря мало температуру 7⁰С. на скільки процентів збільшився тиск повітря у човні, якщо вдень під промінням сонця воно прогрілося до 35⁰С?

11.    Максимальна висота польоту літака Ту-154 дорівнює 12 км. У скільки разів концентрація молекул атмосферного повітря на цій висоті менша, ніж па рівні моря? Параметри повітря для стандартної атмосфери знайдіть самостійно.

12.    Гумовий човен надули при температурі 7 °С до робочого тиску 10В кПа. Чи розірветься човен, коли температура підвищиться до 37 °С, якщо гранично допустимий тиск 110,6 кПа, а збільшення об’єму має не перевищувати 4 %? Що треба зробити, щоб відвернути небезпеку розривання?

13.    Літнього дня барометр показував 730 мм рт. ст., а термометр 30⁰С. зимового дня ці прилади показували: 780 мм рт. ст. і  - 30⁰С. порівняти густини повітря в ці дні.

14.    Бульбашка повітря спливає з дна водоймища. На глибині 6 м вона мала об’єм 10 мм³. Знайти об’єм бульбашки біля поверхні води.

15.    Яка сила діє на лопать парової турбіни, площа перерізу якої 16 см² , якщо напруга в лопаті 2,5∙10⁴ Н/см² ?

16.    Температура повітря в кімнаті, що має об’єм 70 м³, дорівнює 280 К. після того, як витопили піч, температура підвищилась до 296 К. обчислити роботу повітря, яку воно виконало під час розширення, якщо тиск сталий і дорівнює 100 кПа.

17.    Водяний павук-сріблянка будує у воді повітряну хатку, переносячи на лапках та черевці бульбашки атмосферного повітря і вміщуючи їх під купол павутиння, прикріпленого кінцями до водяних рослин. Скільки рейсів треба зробити павукові, щоб на глибині 50 см побудувати хатку об’ємом 1 см³, якщо кожного разу він бере 5 мм³ повітря при атмосферному тиску?

18.    Об’єм повітряної кулі дорівнює 224 м³, маса його сферичної оболонки 145 кг. Кулю наповнено гарячим повітрям за нормального атмосферного тиску. Яка температура повітря має бути всередині оболонки, щоб куля почала підніматися? Температура навколишнього середовища 0 °С. Молярну масу повітря вважати такою, що дорівнює 29 г/моль.

19.    Пляшку наповнили газом і щільно закрили пробкою, площа перерізу якої становить 2,5 см². До якої температури треба нагріти газ, щоб пробка вилетіла з пляшки, якщо сила тертя, яка утримує пробку, дорівнює 12 Н? 

20.    Обчисліть ККД газового пальника, якщо в ньому використовується газ, теплота згорання якого дорівнює 3,6*10⁷ Дж/м³, а на нагрівання чайника з 3 л води від 10⁰С до кипіння було витрачено 60 л газу. Теплоємність чайника становить 100 Дж/град. 

21.    Ртутний барометр має діаметр трубки З- мм. Яку поправку в покази барометра треба додати, якщо враховувати капілярне опускання ртуті?

22.    Для приготування ванни, місткість якої 200 л, змішали холодну воду при 10⁰С з гарячою при 60⁰С. які обєми гарячої та холодної води треба взяти, щоб у ванні встановилась температура 40⁰С?

23.    Атмосфера Венери майже цілком складається з вуглекислого газу. Температура біля поверхні планети становить близько 500 °С, а тиск — близько 100 атм. Який об’єм повинен мати дослідницький зонд масою 1 т, щоб плавати в нижніх шарах атмосфери Венери?

24.    Під час пострілу з рушниці шріт, маса якого 30 г, вилетів зі швидкістю 600 м/с. скільки процентів від енергії, яка вивільниться під час згорання порохового заряду масою 6 г, становить кінетична енергія шроту?

25.    Яку середню потужність розвиває встановлений на велосипеді двигун, якщо під час руху велосипеда зі швидкістю25 км/год витрата бензину становить 1,7  л на 100 км шляху, а ККД двигуна дорівнює 20⁒.

26.    Яку роботу треба виконати, щоб надути мильну бульбашку радіусом 4 см?

Для мильного розчину σ = 0,04 Н/м.

27.    Під час екологічних досліджень, щоб взяти пробу ґрунту з дна океану, на стальному тросі опускають спеціальний прилад. Яка гранична глибина занурення? Масою приладу знехтувати.

28.    Скільки дров треба спалити у печі, ККД якої дорівнює 40⁒, щоб дістати з 200 кг снігу, взятого при температурі 10⁰С, воду – при 20⁰С?

29.    Нафту на складі зберігають у цистерні, яка має форму циліндра заввишки 8 м. При температурі -5⁰С рівень нафти не доходив до верхнього краю цистерни на 20 см. Чи виллється нафта під час підвищення температури до 30⁰С?

Задачі професійного спрямування (с-г напрямок)

1.       Система змащування двигуна ЗІЛ-130 вміщує 8,5 літрів мастила. За швидкості руху 40 км/ год на прямій передачі знайдіть тиск мастила, якщо температура підвищиться від 20 С до 25°С.

2.       У циліндрі дизельного двигуна на початку такту стискання температура повітря становила 310 К. Знайдіть температуру повітря наприкінці такту, якщо об’єм повітря зменшився в 12 разів, а тиск зріс у 36 разів.

3.       Об’єм камери для шини легкового автомобіля 1,2∙10⁻²м³. Яка маса повітря потрібна для заповнення камери до тиску 2∙10⁵ Па при температурі 300К?

4.       У циліндрі дизельного двигуна автомобіля КамАЗ-53-20 температура повітря на початку такту стиснення дорівнювала 50 °С. Визначити температуру повітря в кінці такту, якщо його об’єм зменшується в 17 раз, а тиск зростає в 50 раз.

5.       Яким чином температуру кипіння охолоджувальної рідини радіатора підвищується до 108 —119^о С, і з якою метою це здійснюється?

6.       На яку висоту піднімається бензин у капілярній трубці, якщо діаметр її отвору 4 мм.?

7.       У циліндрі дизеля повітря стискується від 0,8∙10⁵ до 3∙10⁶ Па, а обєм його зменшується від 7,5 до 0,5 л. визначте температуру повітря в кінці такту стиску, якщо його початкова температура 47⁰С.

8.       Площа поршня дорівнює 24 см², об’єм повітря в циліндрі 240 см³, а тиск дорівнює атмосферному (100 кПа). Яку силу треба прикласти, щоб перемістити поршень на 2 см ліворуч? праворуч?

9.       5 т бензину утворює на поверхні води плівку у 12 см. Визначити силу поверхневого натягу такої плями, вважаючи, що вона має форму кола.

10.  На яку висоту підіймається вода в ґрунті внаслідок його пористості, якщо діаметр ґрунтових капілярів 0,075 мм, а вода повністю змочує ґрунт?

11.  У циліндрі під поршнем перебуває повітря об’ємом 5,0 л за тиску 1,04 МПа. Знайдіть об’єм повітря за тиску 1,00 МПа, якщо температура повітря не змінилася.

12.  При автогенному зварюванні використовують стиснутий кисень. В балоні в місткістю 20л знаходиться кисень при 17°С під тиском 103∙10⁵ Па. Яка маса кисню?

13.  У циліндрі під поршнем міститься 0,4 г водяної пари за температури 290 К. Ця пара займає об’єм 40 л. Як зробити пару насиченою, якщо: а) не змінювати об’єм пари; б) не змінювати температуру пари; в) одночасно змінювати об’єм і температуру пари?

14.  Тиск газу під поршнем циліндра 490 кПа. Яку роботу виконує газ, якщо він, розширюючись при сталому тиску, нагрівається до температури вдвічі  більшої від початкової? Початковий об’єм газу 0,001 м³.

15.  Із агрофізики відомо, що в ґрунті може знаходитися «зв'язана вода» густина якої достигає 1,7∙10 кг/м , а t = 4°С. Чим пояснити такі особливості?

16.  Вміст баку трактора 80 л. скільки літрів солярного масла температура 18°С потрібно влити в бак, щоб при температурі 40°С він не вливався?

17.  У цех необхідно подати 1000 м3 повітря за температури 20 °С та відносній вологості 50 %. Вологість повітря на вулиці за температури 10 °С становить 70 %. Яку масу води необхідно додатково випарувати у повітря, що по-дається?

18.  Яку відстань пройде трактор Т-130 зі швидкістю 4,5 км/год, якщо його двигун розвиває швидкість 140 л. с., використовуючи 100 кг палива. Питомий розхід палива - 175 г. (л.с.год.)

19.  Тиск повітря в автомобільній камері при температурі —13 °С становив 160 кПа (надлишковий над атмосферним). Чому буде дорівнювати тиск, якщо в результаті тривалого руху автомобіля повітря нагрілося до 3-7 °С?

20.  У циліндрі під поршнем ізобарично охолоджують газ об’ємом 10 л від 323 К до 273 К. Який об’єм займатиме охолоджений газ?

21.  Двигун внутрішнього згорання потужністю 14,7 кВт працює щоденно 7 годин. ККД двигуна 16%. Наскільки днів роботи двигуна і вистачить 5 т лігроїну?     

22.  Взимку в парнику вологість досягає 99% при температурі 7°С. Як потрібно змінити t° в парнику, щоб відносна вологість в парнику, щоб відносна вологість в ньому не перевищувала встановленої (тобто 855)?

23.  Визначити тиск газів в циліндрі двигуна в кінці згорання робочої суміші, якщо її початкова температура 300 ⁰С (V-постійна, Р₀=10.13∙10⁵ Па)

24.  В дизельних двигунах тиск повітря в кінці стиску 3,5∙10⁶ Па. При цьому температура суміші досягає 550⁰С, а степінь стиску 13-15. Перевірте правильність приведених даних.

25.  В циліндрі дизельного двигуна на початку такту стиску температура повітря 310 К. знайти температуру повітря в кінці такту, якщо його об’єм зменшився в 12 разів, а тиск збільшився в 36 разів.

26.  У техніці для змащування підшипників ковзання іноді використовують «ґнотове» змащування. При цьому один край «ґнота» (тобто шматка гігроскопічного матеріалу) занурюють у машинне мастило, а по другому краю мастило піднімається на поверхню, що змащується. На яку висоту мастило може піднятися по ґноту, зробленому з тканини, діаметр капілярів якої в середньому становить 0,2 мм? Густина масла 870 кг/м3, а поверхневий натяг 26∙10³ Н/м.

27.  Трактор Т-150 витрачає палива 175/год на одну кінську силу. Визначити ККД двигуна?

28.  Визначити ефективну потужність двигуна ГАЗ-52-03, якщо середній індикаторний тиск Р=7,5∙10⁵ Па?

29.  Підрахувати роботу, що виконує хід поршня двигуна ЗІЛ -66 з попереднім  стиском, якщо тиск до кінця стиску Ро=8∙10 ⁵Па, а температура t=300°C.

30.  Визначити тиск в циліндрі двигуна автомобіля ГАЗ -52-03 в кінці такту стиску при температурі суміші 573 К. Тиск в кінці «всмоктування» взяти рівним 8∙10⁴ Па, а на початку температуру 300 К.

31.  Визначити тиск газів в циліндрі двигуна в кінці згорання робочої суміші, якщо її початкова температура 300⁰С, а кінцева 1900⁰С. V-постійна.

Ро=10,13∙10⁵Па.

Задачі професійного спрямування (кухарський напрямок)

1.        Скільки молей в літрі води?

2.        Скільки молей води в зеленому огірку масою 100г, якщо сухої речовини в ньому 1%?

3.        Скільки іонів в пачці солі?

4.        Поясніть, навіщо у сучасних скороварках підтримується високий тиск — до 2 атм.

5.        Яка концентрація молекул в питній воді?

6.        Тиск у камері автоклава становить 0,2 МПа. До якої максимальної температури можна нагріти воду в автоклаві?

7.        Якої довжини ланцюжок можна було б викласти з молекул води, що міститься в столовій ложці?

8.        Густина водяної пари на кухні 0,1г/см³. Визначте кількість молей води в повітрі, якщо висота кухні 3м, а площа підлоги 10м². Яка концентрація молекул пари?

9.        Якою буде відносна вологість повітря в приміщенні, де зберігається морква для приготування їжі при температурі 5°C, якщо при температурі 4°C випаде роса? Чи достатньою є вологість повітря для правильного зберігання моркви?

10.    У кухні розміром 4х8х3 м вологість повітря становить 70 %. Скільки ще води може випаруватися з відкритої каструлі з водою за температури 20 °С?

11.    При приготуванні їжі в селах користуються газом балоном. Яка маса газу після приготуванню обіду залишилася в балоні об’ємом 1м3 під тиском 8,9*104 Па при температурі в кухні 270C?

12.    Кристал кухонної солі має кубічну форму і складається з перемінних іонів Na та СІ. Знайти середню відстань d між їхніми центрами, якщо густина солі р = 2200 кг/м³.

13.    У каструлі-скороварці вода кипить приблизно при 120 °С. Каструля герметично закрита кришкою, в якій є клапан, що випускає пару при тиску 90— 110 кПа (понад атмосферний). Пояснити, як працює каструля.

14.    В котлі ємністю 60 л, на три чверті заповненому водою, випарувалося 400

г води. Обчисліть щільність пари і концентрацію молекул пари під кришкою котла.

15.    Клапан-турбіна спрацьовує при тиску пари під кришкою котла 110 кПа. Чому дорівнює концентрація молекул пари, якщо середня квадратична швидкість їх дорівнює 250 м / с?

16.    Визначте середню кінетичну енергію молекул водяної пари над киплячою при нормальному атмосферному тиску водою.

17.    Чому повинна дорівнювати при подачі чаю середня кінетична енергія молекул цукру розчиненого в ньому?

18.    На скільки збільшується середня кінетична енергія молекул води при нагріванні її від кімнатної температури до кипіння при нормальному атмосферному тиску?

19.    Визначте середню квадратичну швидкість молекул водяної пари, кисню та азоту, якщо температура повітря на кухні піднялася до 47⁰С.

20.    Визначте концентрацію молекул водяної пари під кришкою варильного котла, якщо температура води 99⁰С, а тиск пара 120 кПа.

21.    Для приготування кубиків льоду побутовий холодильник має відвести 210 Дж теплоти від морозильної камери з температурою 260 К. Температура в кімнаті 300 К. Знайдіть мінімальну роботу, яку необхідно виконати холодильнику в ході процесу.

22.    У варочній посудині котла випарувалося 200 г води. Який додатковий тиск надасть цей пар на клапан-турбіну, якщо пар займає обсяг 10 л, а температура води в котлі 97⁰С?

23.    На кухні довжиною 4 м, шириною 3,5 м і висотою 3 м, википає 2 л води. Який парціальний тиск надасть цей пар, якщо термометр показує 27⁰С?

24.    Клапан-турбіна спрацьовує при надлишковому тиску 0,5 атм. Скільки літрів води повинно випаруватися в варочній посудині котла, якщо вільний від води обсяг становить 20 л, а температура води 98⁰С?

25.    У пляшці з газованою водою тиск 1,5 атм. Як зміниться обсяг бульбашки вуглекислого газу при відкриванні пляшки, якщо його початковий обсяг дорівнює 0,5мм3?       

26.    У дні чайника є круглий отвір діаметром 0,1 мм. До якої висоти можна налити в чайник воду, щоб вона не виливалася через отвір? Чи збережеться ця умова, якщо воду в чайнику нагрівати?

27.    Скільки повітря вийде з кухні при підвищенні в ній температури від кімнатної до 37⁰С? Площа підлоги кухні 20 м², висота 4 м. Тиск атмосфери вважати нормальним.

28.    Обсяг пари в варенику, вийнятому з окропу 2см³. На скільки зміниться обсяг вареника при охолодженні його на 33⁰С?

29.    Визначте силу тиску водяної пари на кришку чайника діаметром 7см, якщо при кипінні випарувалося 10 г води у вільному від рідини просторі, об'ємом 200 см³

30.    У скільки разів збільшиться обсяг бісквітного тіста приготовленого при кімнатній температурі і поміщеного потім в духову шафу?

31.    На яку висоту підніметься вода в сухарі, кінець якого опущений у воду, якщо середній діаметр капілярів в сухарі дорівнює 0,01 мм.

32.    Яка зміна внутрішньої енергії відбивної при її обробці дерев'яним молоточком масою 300 г, падає з висоти 20 см з частотою 0,3 Гц протягом 0,5 хв, якщо при ударі рука надає йому додаткову швидкість 2м/с?

33.    З робочого столу падає на підлогу картоплина масою 100 г. На скільки вона нагріється, якщо питома теплоємність картоплі 4100 Дж/клК. Втрати енергії на деформацію і на нагрів навколишнього середовища становлять 10%.

Розділ III. ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

Класична електродинаміка — розділ фізики, що вивчає електромагнітне поле. Включає зв'язок електричних і магнітних явищ, електромагнітне випромінювання (в різних умовах, як вільне, так і в різноманітних випадках взаємодії з речовиною), електричний струм (взагалі кажучи, змінний) і його взаємодія з електромагнітним полем (електричний струм може бути розглянуто при цьому як сукупність рухомих заряджених частинок). Будь-яке електричне і магнітне взаємодія між зарядженими тілами розглядається в сучасній фізиці як здійснюване за посередництвом електромагнітного поля, і, отже, також є предметом електродинаміки.

Найчастіше під терміном «електродинаміка» за замовчуванням розуміється класична (не зачіпає квантових ефектів) електродинаміка; для позначення сучасної квантової теорії електромагнітного поля і його взаємодії із зарядженими частинками зазвичай використовується стійкий термін квантова електродинаміка.

Базовими поняттями класичної електродинаміки є уявлення про електричне та магнітне поле навколо заряджених тіл і провідників зі струмом.

Складається з двох частин: макроскопічної електродинаміки, що базується на рівняннях Максвелла, і класичної електронної теорії.

Основними рівняннями класичної електродинаміки є рівняння Максвелла, які встановлюють зв'язок величин, що характеризують електричні та магнітні поля, з розподілом у просторі зарядів та струмів. Суть чотирьох рівнянь Максвелла для електромагнітного поля якісно зводиться до наступного:

Магнітне поле породжується рухомими зарядами та змінним електричним полем;

Електричне поле з замкнутими силовими лініями (вихрове поле) породжується змінним магнітним полем;

Силові лінії магнітного поля завжди замкнуті (це означає, що воно не має джерел — магнітних зарядів, подібних електричним);

Електричне поле з незамкненими силовими лініями (потенційне поле) породжується електричними зарядами — джерелами цього поля. З теорії Максвелла витікає скінченність швидкості розповсюдження електромагнітних взаємодій та існування електромагнітних хвиль.

В класичній електродинаміці розглядаються також електромагнітні хвилі, їхнє випромінювання й розповсюдження в просторі.

Окремим розділом класичної електродинаміки є електродинаміка суцільних середовищ, в якій розглядається відклик фізичних середовищ на збурення зовнішнім електричним і магнітним полем.

Якісні завдання

1.       Навіщо на електроди свічки в циліндрі ДВЗ подається висока напруга до 20000 В?

2.       У звукових сигналах тракторів і автомобілів паралельно до переривника ставлять конденсатор або опір. Поясніть, чому опір може використовувати роль конденсатора. Чи можна (хоча б тимчасово) замінити конденсатор індукційною котушкою опору?

3.       Як зміниться якість очищення на електромагнітній зерноочисній машині, якщо збільшити товщину шару на барабані?

4.       Коли струм у стартері більший: у момент розмикання чи тоді, коли він набирає обертів?

5.       Відомо, що важко орати як надто вологий, так і надто сухий ґрунт. Що заважає оранці?

6.       Для якої культури слід установити більший нахил решітчастих станів зерноочисної машини - проса чи пшениці? Чи впливає на нахил решітчастих станів частота коливання?

7.       Чому при досягненні відповідної швидкості автомобіль починає тремтіти. Що повинен зробити водій, щоб запобігти цьому?

8.       Порівняйте частоту оберту коренеклубневої мийки з частотою оберту шківа електродвигуна.

9.       Встановіть частоту центр обіжного пристрою в сепараторі для виділення вершків від молока.

10.  Розгляньте насос гідропульта вакуум - насоса в доїльному апараті та насос, який подає воду в поїлку. Що спільного в будові цих механізмів?

11.  Чи схожий принцип розділення частинок пилу в повітря очищувачі

трактора з принципом дії сепаратора для виділення вершків від молока?

12.  Як впливає позитивно заряджений електрод, розміщений між корінням томатів, на врожайність і чому?

13.  Для чого до кузова автомобіля, який перевозить бензин, прикріплюють металевий ланцюжок, що торкається землі? Чим його можна замінити?

14.  Як пояснити появу і налагодження великого заряду на металевих кузовах автомобіля, трактора, комбайна?

15.  Які види конденсаторів застосовуються в сільськогосподарському виробництві?

16.  Визначити енергію конденсатора переривника запалювання пускового двигуна трактора у момент повного зарядження, коли відомо, що напруга під час розрядження у первинній обмовці магнето досягає 300 В.

17.  Якщо знімати хутряний одяг, то можна помітити і почути легенький тріск. Поясніть це явище.

18.  Враховуючи значну здатність бензину до електризації, його не зберігають в поліетиленових каністрах. Чому?

19.  Чому при переливанні бензину з однієї цистерни в іншу він може загорітись? Яких заходів безпеки вживають при цьому?

20.  Для чого до корпусу автоцистерни, у якій транспортують бензин, кріпиться масивний залізний ланцюг, кілька кілець якого тягнуться по землі?

21.  Чому на виробництві ремені приводів покривають електропровідною пастою, а верстати заземлюють?

22.  Чому фарбування невеликих предметів методом розпилювання фарби економічно вигідніше, а також безпечніше для здоров’я робітника, якщо між пульверизатором і предметом створити високу напругу.

23.  Чому після вимкнення телевізора тканина, що нею закривають екран, прилипає до нього?

24.  Повітря влітку внаслідок рухів висхідних потоків електризується через тертя. Це зумовлює блискавку. Чому це явище взимку зустрічається дуже рідко?

25.  Чому в такі дерева, як горіх або бук, рідко влучає блискавка?

26.  Чому блискавка часто влучає в ставки, болота, озера?

27.  Чому під час грози небезпечно ховатися під високим деревом у лісі або під поодиноким деревом у полі?

28.  Пояснити прислів’я: «Від грому й у воді не сховаєшся».

29.  Відгадай загадку: «Що без леза та без зуба розтина міцного дуба?»

30.  Чому у ванній кімнаті не можна встановлювати вимикачів і розеток?

31.  Чому телевізор чи комп’ютер, які занесені взимку до теплої кімнати після того, як тривалий час несли вулицею, потрібно вмикати не відразу, а через 2-3 години?

32.  Відгадай загадку: «По шнурках прийшов у хату й освітив усю кімнату».

33.  Де краще ховатися від блискавки: у долині, де є озеро або річка, чи на кам’янистих пагорбах?

34.  Листяні дерева блискавка вражає частіше, ніж хвойні. Як це пояснити?

35.  Чому більшість електронних пристроїв (DVD-програвачів, телевізорів, комп’ютерів) не можна експлуатувати в приміщеннях із високою вологістю повітря?

36.  У вологій кімнаті дуже важко, а іноді майже неможливо зарядити електроскоп. Чому?

37.  Іноді при увімкненій електроплити або іншому приладі розетка або штепсельна вилка помітно нагрівається. Чому?

38.  Якщо увімкнути електрочайник або кип’ятильник в мережу без води, то їх нагрівальні елементи швидко перегорять. Чому?

39.  Чому телевізор, холодильник, пральну машину та інші електроприлади не рекомендується ставити поряд з батареями опалення?

40.  Чому пил більше осідає на внутрішніх деталях телевізора або радіоприймача?

41.  Під час роботи напилком залізні ошурки іноді прилипають до оброблюваної деталі і напилка. Чому це відбувається?

42.  Для чого кінці деяких викруток намагнічують?

43.  Яка вода краще відбиває радіохвилі - морська чи річкова?

44.  Людину, котра стоїть біля обірваного проводу, що перебуває під напругою і торкається землі, може вразити струм, якщо вона широко розставить ноги.

Чому?

45.  Якщо трапляється обрив повітряного проводу лінії електропередач і один кінець падає на землю, скажіть, як належить людині відходити або підходити в  разі потреби до цього місця: звичайними, короткими кроками чи стрибками?

46.  Чому морські тварини - «живі електростанції» - виробляють струм нижчої напруги (наприклад, електричний скат - 60 В), ніж річкові (наприклад, сом або електричний вугор - 450-600 В)?

47.  Чому замість перегорілого запобіжника в патрон не можна вставляти якийсь металевий предмет, наприклад цвях, дротину?

48.  Поясніть прислів’я електромонтерів: «Холодне з’єднання провідників (скручування) під час проходження струму буде гарячим, а гаряче (спаювання) - залишається холодним».

49.  Довжину спіралі електричної плитки зменшили. Чи зміниться від цього нагрівання плитки, якщо її ввімкнути в ту саму мережу? Якщо зміниться, то як?

50.  Чому синтетичні тканини, якими часто оббивають сидіння автомобілів, скоро забруднюються?

51.  Для лікування або профілактики деяких захворювань антибіотики розпилюють, і пацієнт вдихає повітря з цими речовинами. Чому розпилення антибіотиків на дуже малі краплі забезпечує попадання їх у всі частини дихальної системи?

52.  Для коптіння м’яса та ковбас використовують установку, в якій м’ясо підвішують між двома металевими пластинами, приєднаними до джерела напруги в 50 тисяч вольт. Під пластинами розташований «генератор диму». На чому ґрунтується дія установки?

53.  Чому екран працюючого телевізора вкривається пилом більше, ніж інші тіла в кімнаті?

54.  Чи варто старанно терти сухою тканиною поверхню вкритих лаком меблів, щоб надовго очистити її від пилу?

55.  Людині в синтетичному одязі не варто торкатись пальцем до елементів транзисторних схем і мікросхем. Чому?

56.  Магнітне поле захищає нас від потоку заряджених космічних частинок.

Чому ж деякі з них досягають поверхні Землі?

57.  Чому в зоні полярного сяйва не проводять експерименти за допомогою пілотованих супутників?

58.  Екран телевізора повернуто на південь. Чи впливатиме на зображення значне зростання магнітної індукції Землі?

59.  Чи однакова потужність електроплитки у таких випадках:

60.  а)       на ній стоїть посудина з холодною водою;

61.  б)       посудини немає?

62.  Для чого до складу скла телевізійних трубок вводять свинець або інші важкі елементи?

63.  Дистильована вода навіть після подвійної перегонки трохи проводить струм. Як це пояснити?

64.  Яка вода - холодна чи кипляча - краще проводить струм?

65.  Торкаючись кінчиком язика до контактів справної батарейки для кишенькового ліхтарика, ми відчуваємо легке поколювання і кислуватий присмак. Як це пояснити?

66.  Чи в усякому повітрі залізні деталі зазнають інтенсивної корозії?

67.  Яка блискавка - віддалена від електричної підстанції чи близька до неї - небезпечніша при ударі в лінію електропередачі?

68.  Чому під час електромонтажних робіт користуються викрутками з пластмасовими ручками, а на ручки плоскогубців надівають гумові або пластмасові чохли?

69.  У майстерні працюють кілька верстатів з електричними двигунами, виникла потреба негайно вимкнути рубильник на електророзподільному щиті.

Як це краще зробити:

а) не вимикаючи верстатів;

б) лише після попереднього вимикання всіх верстатів?

70.  Удар блискавки на невеликій відстані може розплавити запобіжники, вивести з ладу чутливі електроприлади і напівпровідникові пристрої. Як це пояснити?

71.  В індукційних побутових електропічках для приготування м’ясних страв рекомендують користуватися тарілкою з фаянсу, а не з металу. Чим це пояснити?

72.  Якщо вивести із стану рівноваги стрілку компаса, то вона коливатиметься досить довго на столі, менше - на руці, ще менше - на мідній пластинці. Чому?

73.  У стінній розетці квартири маємо 220 В. Це максимальна чи ефективна напруга?

74.  У чому особливість зорового сприйняття швидкого руху блискучого предмета у кімнаті, освітленій лампою денного світла, що живиться змінним струмом із частотою 50 Гц?

75.  Якщо прислухатись до ввімкненого в коло змінного струму дроселя великих розмірів, то можна почути характерний звук. Поясніть причину цього звуку. Яка його частота?

76.  Верстат, що має потужність 1 кВт, укомплектували асинхронним двигуном

номінальною потужністю 2 кВт, діючи за прислів’ям «кутю медом не спартачиш». Які недоліки такого рішення?

77.  Під час яких природних явищ утворюються і випромінюються електромагнітні хвилі?

78.  Чи перериватиметься радіопередача в той момент, коли автомобіль в якому знаходиться приймач рухатиметься тунелем у горах?

79.  Чи залежить якість приймання радіопередач від погоди?

80.  Якщо рукою взятись за телескопічну металеву антену радіоприймача, то звук значно підсилюється. Чому?

81.  Пілот літака на екрані радіолокатора добре відрізняє сушу від води. Чим це пояснити?

82.  Чому для    зв’язку        з        космічними          станціями   використовують

ультракороткохвильове (УКХ) радіовипромінювання?

83.  Чому в одну і ту ж пору доби взимку радіоприйом кращий, ніж улітку?

Чому в одну і ту ж пору року радіоприйом кращий вночі, ніж удень?

84.  У чому відмінність поширення радіохвиль на Місяці й на Землі?

85.  Під час ІІ світової війни як засіб, що виводив з ладу радіолокаційну систему ворога, використовували алюмінієву фольгу (ту, в яку зазвичай загортають цукерки). Перед тим як починали повітряну атаку, її у великій  кількості висипали з літака в області цілі. Пояснити, чому радіолокатори знешкоджувались?

86.  Чому надійне приймання телевізійних передач можливе лише у межах прямої видимості? У якому діапазоні довжин хвиль ведуться телепередачі? Чи можна їх у принципі вести в діапазоні декаметрових чи кілометрових радіохвиль? Чому?

87.  Коли автомобіль проїжджає під залізобетонним мостом, його радіоприймач реєструє слабший сигнал. Чому?

Задачі

1.        Обчисліть силу і потужність електричного струму, що пройде через організм людини, опір якого 10 км, в той час, коли вона торкнеться проводів з напругою 220 В.

2.        Проводку в будинку замінили проводом більшого діаметра, внаслідок чого опір у k раз зменшився. Як змінилось максимальне значення сили струму, якщо припустима густина струму не змінилась?

3.        На шовковій нитці висить станіолева гільза. Треба визначити, чи заряджена ця гільза, а якщо заряджена, то який знак заряду. Запропонуйте кілька способів.

4.        Електричну лампу опором 240 0м, розраховану на напругу 120 В, треба живити від мережі напругою 220 В. Якої довжини ніхромовий провідник перерізом 0,55 мм² треба ввімкнути послідовно з лампою?

5.        Кабель складається з двох стальних жил перерізом 0,6 мм² кожна І чотирьох мідних жил перерізом 0,85 мм² кожна. Визначити спад напруги на кожному кілометрі кабеля, якщо сила струму становить 0,1 А.

6.        Визначаючи опір лампочки кишенькового ліхтарика, учень помилково склав коло, схему якого зображено на мал. 78. Описати режим роботи кола і визначити приблизні покази приладів, якщо напруга на полюсах джерела струму становить 2 В.

7.        На цоколі лампочки кишенькового ліхтарика написано: 3,5 В, 0,28 А. Визначити опір у робочому режимі та споживану потужність. На балоні мережної лампи розжарювання написано:220 В, 60 Вт. Визначити силу струму й опір у робочому режимі.

8.        У побутовій електроплитці, розрахованій на напругу 220 В, є дві спіралі, опір кожної з яких у робочому режимі дорівнює 80,7 Ом. З допомогою перемикача в мережу можна ввімкнути одну спіраль, дві спіралі послідовно чи дві спіралі паралельно. Визначити потужність у кожному випадку.

9.        Електродвигун підйомного крана працює під напругою 880 В і споживає силу струму 20 А. Який ККД має установка, якщо вантаж масою 1 т кран піднімає на висоту 19 м за 50 с? 

10.    Чому спіралі електронагрівальних приладів роблять з матеріалу, що має великий питомий опір?

11.    Електрокип’ятильник, опір спіралі якого R, занурили в посудину з водою масою т при температурі Т і ввімкнули в мережу напругою U. Через час t кип’ятильник вимкнули. Обчислити температуру T води, якщо вода за цей час не нагріється до кипіння; визначити, скільки води (за масою) википить, якщо вода закипить. Теплоємністю посудини знехтувати, вважати, що ККД становить 100%.

12.    Сила струму в лампочці кишенькового ліхтарика 0,32 А. Скільки електронів проходить через поперечний переріз нитки розжарювання за 1 с?

13.    У телевізійному кінескопі прискорююча анодна напруга дорівнює 16 кВ, а відстань від анода до екрана становить ЗО см. За який час електрони проходять цю відстань?

14.    Деталь треба покрити шаром хрому завтовшки 50 мкм. Скільки часу триватиме покриття, якщо норма густини струму під час хромування становить 2кА/м?

15.    Блискавка являє собою переривчастий розряд, який складається з окремих імпульсів тривалістю приблизно 1 мс. Заряд, який проходить по каналу блискавки за один імпульс, дорівнює 20 Кл, а середня напруга на кінцях каналу становить 2 ГВ. Яка сила струму і потужність одного імпульсу? Яка енергія виділяється під час спалаху блискавки, якщо вона складається з 5 розрядів?

16.    Пояснити принцип гальмування трамвая, коли водій, вимкнувши двигун з контактної мережі (мал.7), переводить його в режим генератора (ключ К переводиться з положення 1 у положення 2). Як залежить прискорення (швидкість гальмування) трамвая: а) від навантаження (опору резистора) при даній швидкості руху трамвая; б) від

швидкості трамвая при даному навантаженні?                                  Мал.7

17.    Чому турбогенератори, які виробляють струм стандартної частоти (50 Гц), мають, як правило, одну пару полюсів, а гідрогенератори — у багато разів більше? 

Задачі професійного спрямування (с-г напрямок)

1.        Яка кількість електрики пройде через стартер, якщо він вмикається на 15 с, споживаючи при цьому струм 300А?

2.        Центрифуга для сортування насіння зернових культур потужністю 2,8 кВт ввімкнена в коло напругою 110 В. Визначити силу струму який проходить через обмотку двигуна центрифуги, якщо її ККД 98%.

3.        На свинофермі для нагрівання води треба виготовити нагрівальний прилад, в якому 50 л води за 25 хвилин будуть нагрівати під 10 0С до кипіння. Напруга 220В, ККД 80%. Якої довжини треба взяти проволоку, якщо опір 1м її довжини склав 6 Ом?

4.        Вольтметр на колгоспній електростанції показує 260 В, а лампочки на тваринницькій фермі мають незначне розжарення, напруга не перевищує 180 В. Чим пояснити таку невідповідність? Укажіть шляхи її усунення. Визначте опір подвійних проводів, якщо на фермі 100 лампочок номінальною потужністю 10 Вт кожна.

5.        Відомо, що форсунки викидають горюче під тиском 125х10 6Па., при цьому забезпечують хороше регулювання. Яка причина розпилювання?

6.        Визначить наближено свою особисту електроємність, ваших домашніх тварин і порівняйте з електроємністю конденсатора системи запалювання в тракторі, автомобілі.

7.        Для визначення вологості зерна використовують залежність ємкості конденсатора від вологості. Для цього між двома циліндричними поверхнями розміщують зерно вологість якого потрібно виміряти. Як зміниться ємність конденсатора з збільшенням вологості зерна.

8.        Визначити енергію конденсатора, якщо відомо, що його ємність С=0,25 мнф., а напруга на пластинах 400В. Який заряд отримає конденсатор.

9.        Опір всіх електричних споживачів автомобіля ГАЗ -53А становить 2 (Ом). Опір обмотки генератора 0,25 (Ом). Підрахуйте напругу при якій будуть працювати споживачі, якщо ЕРС генератора=14В. якою буде напруга в зовнішнім колі.

10.    Вторинна обмотка індукційної котушки має 11000 вигинів мідного дроту діаметром 0,08мм. Яка довжина дроту? Опір обмотки 8 кОм.

11.    Яка кількість електрики пройде через стартер, якщо він вмикається на 15 с, споживаючи при цьому струм 300 А?

12.    Для аналізу ґрунту в агрохімічній лабораторії нагріли 0,75 кг води до 70 °С за 5 хвилин за допомогою електронагрівача з опором 19,6 Ом. Визначити силу струму й напругу для нагрівника, якщо ККД = 80%?

13.    Чому при розрядці акумулятора їх ККД не буває більше 50 - 60 %?

14.  

15.    На тракторі К-750 установлений сигнал вібраційного типу, чому?

16.    Як саме ультразвук застосовується під час перевірки якості колінчастих валів, при визначенні вгодованості тварин.

17.    У довіднику сільського електрифікатора наводяться дані індуктивних опорів прямих провідників, Наприклад, при струмі 5 А індуктивний опір 1 км сталевого проводу дорівнює 8,2 Ом. Як же в них створюється індуктивний струм? Адже магнітні силові лінії не перетинають цих провідників.

18.    У первинній обмотці системи запалювання карбюраторного двигуна за 0,001с сила струму змінюється від 4 до 0 А. Визначити індуктивність котушки, якщо в її первинній обмовці виникає ЕРС самоіндукція, що дорівнює 300В?

19.    Під час роботи трактора водій здійснює коливання частотою 3 Гц. Маса трактора 70кг. Яка жорсткість пружини сидіння?

20.    Визначити кількість коливань решітчастого стану сортувального пристрою, за якою зерно почне скочуватися, якщо відомо, коефіцієнт тертя г = 0,3, кут нахилу =10⁰, а максимальна амплітуда А=5см.

21.    Яким буде обертальний момент стартера СТ -14 при холостому ході, якщо сила струму не перевищує 80 А., сила струму в стартері 650 А., радіус стартера 6м.

22.    Індукція магнітного потоку первинної обмотки бабіни 18 тл., сила струму 4 А. Визначити число витків обмотки, якщо довжина котушки 8см. Сердечник виготовлений зі сплаву «альни» (12% Al, 25% Ni, 63%Fe).

23.    Якою повинна бути індивідуальність котушки приладу для звукового  сигналу, щоб між електричними і вимушеними коливанням був резонанс. Власна частота коливань мембрани 600 Гц. Ємність конденсатора 0,15 мкФ.

24.    Номінальна напруга на обмотці стартера СТ -113 при холостому ході 12 В. При повному гальмуванні ротора напруга падає до 6,5В, а сила струму збільшується з 80-650А. Чому?

25.    Ви маєте низькоомні (100-200 Ом) і високоомні (1-2 кОм) навушники. Які із них потрібно вибрати для детекторного радіоприймача.

Задачі професійного спрямування (кухарський напрямок)

1.        Яку роботу виконує над часткою диму в електрокоптильному апараті електричне поле, якщо різниця потенціалів між джерелом диму і копченою рибою 30 кВ, а заряд частинки 40 нКл?

2.        Скільки електронів проходить через тен електрокип'ятильника за 5 хвилин роботи. Сила струму в ньому 3А?

3.        Час роботи електрочайника 3 хвилини. Який заряд перенесуть електрони в його тені, якщо потужність тена 2 кВт, а робоча напруга 220 В?

4.        Яку силу струму споживає електросковорода, якщо три її тена опором 21 Ом кожен з'єднуються паралельно, а напруга в мережі 380 В?

5.        Яку силу струму споживає котел КЕ-160 потужністю 24 кВт, якщо напруга на вході 380 В?

6.        Визначте опір тена потужністю 1кВт, розрахованого на напругу 380 В.

7.        Скільки метрів ніхромового дроту потрібно для виготовлення 11 тенів для Електрофритюрниці, якщо потужність тена 1кВт, робоча напруга 220 В, а площа поперечного перерізу дроту 1,5мм2?

8.        Робоча напруга тена 380 В, потужність 1,5 кВт. Яку потужність можна отримувати на електроплиті з трьома такими тенами ?. Намалюйте можливі схеми їх з'єднання.

9.        В конфорку плити запресовані три тени опором 10 Ом кожен. Визначити найбільшу і найменшу потужність електроплити, силу споживаного струму, якщо робоча напруга 380В.

10.    Сигнальна електролампочка у водонагрівачі розрахована на робочу напругу 12 В. Який додатковий опір і як треба підключити до неї, якщо напруга в мережі 220В, сила струму в ланцюзі 2А? 

11.    Котел потужністю 45 кВт отримує електроенергію по мідному кабелю довжиною 5м, поперечний переріз якого 1см². Визначте падіння напруги на кабелі, якщо напруга на котлі 370в.

12.    Заземлення електроплити має опір 4 Ом. Який сили струм пройде по дроту заземлення в разі руйнування електроізоляції електропроводки і замикання її на корпус плити, якщо напруга на електроплиті одно 380В, а опір ділянки контакту 36 Ом?

13.    На момент торкання незаземленої картоплечистки з порушеною електроізоляції, що знаходиться під напругою 380В, електроопір працівника дорівнювало а) 120 кОм б) 40кОм. Які наслідки очікують його? 

14.    Скільки пари з температурою 100°С виробляє за півгодини роботи тен парогенератора опором 10 Ом при напрузі 380 В? ККД парогенератора 0,9.

15.    Установка для електроконтактного розморожування риби споживає струм силою 20 А при напрузі 380 В. За скільки часу розморозиться блок риби масою 30кг з температурою -15°С, якщо її суху речовину становить 30%? Втратами енергії знехтувати. Питома теплоємність льоду 2100 Дж/кгК, а теплота плавлення льоду 330 Дж/кг.

16.    Скільки пару за дві години роботи виробляє парогенератор варочного котла, тен якого виготовлений з хромалевого дроту довжиною 2м і поперечним перерізом 2 мм², якщо напруга на котлі 380 В?

17.    Скільки часу буде потрібно для нагрівання 10 л води кімнатної температури до кипіння електрокип'ятильником потужністю 1.5 кВт, якщо 20% цього тепла йде на нагрівання середовища?

18.    Як зміниться опір вольфрамової спіралі в інфрачервоному випромінювачі гриля при нагріванні від 20°С до робочої температури 1300°С, якщо сила струму дорівнює 2 А при напрузі 220 В?

19.    Оцініть електроенергію, споживану холодильником за місяць роботи, якщо його потужність 5 кВт, а час роботи 8 годин на добу. Вартість кВт час брати за чинним тарифом.

20.    Визначити силу індукційного струму, що виникає в алюмінієвій каструлі, опором 2 Ом, якщо магнітний потік, який створюється індукційної конфоркою, змінюється від 5 Вб до -5Вб за 0,5мсек.

21.    На скільки збільшується внутрішня енергія чавунної сковороди з електроопором 0,3 Ом за 5 хв, якщо магнітний потік, що перетинає її змінюється

від 10 Вб до -10 Вб за 2 10⁻⁴сек?  

22.    Під час ремонту електричної плитки спіраль укоротили на 1см від початкової довжини. У скільки разів змінилася потужність плитки?

Додатки

Додаток 1

Основні формули Кінематика

Додаток 2

Основні формули Динаміка

Додаток 3

Основні формули Динаміка 2

Додаток 4

Основні формули Динаміка 3

Додаток 5

Основні формули Основи МКТ

6

Основні формули Термодинаміка

7

Основні формули Електродинаміка

8

Основні формули Електродинаміка 2

9

Основні формули Електродинаміка 3

Джерела інформації:

1.                       Івчук Т. А. Формування навчально-пізнавальної компетентності учнів // Фізика в школах України. — X. : ВГ «Основа». — 2012. — № 17. — С. 3-5.

2.                       Гельфгат І.М., Генденштейн Л.Е., Кирик Л. А. 1001 задача з фізики. - Х.:

Гімназія, 2004.

3.                       Фізика. 10 клас. Академічний рівень: Збірник задач / О. О. Карпухіна, Ф. Я. Божинова, В. В. Хардіков.— 2-ге вид., перероб. і доп.— X.: Видавництво «Ранок», 2011.— 288 с.

4.                       Посібник для тестової атестації учнів з фізики. Фастів. «Ліцей», 2011, - 180с.

5.                       Римкевич А. П. Збірник задач з фізики для 9—11 класів середньої школи. - 12-те вид. -  X., ББН: - 208 с.

6.                       Видавнича група «Основа». Електронні книги. http://e-kniga.in.ua

7.                       Методичний портал. http://metodportal.com

8.                       Освітній проект «На урок». https://naurok.com.ua

9.                       Вікіпедія. https://uk.wikipedia.org

10.                   Портал Всеосвіта. https://naurok.com.ua