Pierwsza zasada dynamiki – zadania

Zad. 1 Pasażer tramwaju poczuł, iż jego ciało przechyla się w lewo. Jaka zmiana następowała w ruchu tramwaju?

Odp. Tramwaj skręcał w prawo.

Zad. 2 Na ciało oddziałują dwie siły o przeciwnych zwrotach. Są to F1 o wartości 3 N oraz F2 o wartości 5 N. Pod ich wpływem ciało porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym. Podaj wartość oraz zwrot dodatkowej siły F3, która spowoduje, że ciało będzie poruszać się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

Odp. F3 musi mieć wartość 2 N i zwrot zgodny z siłą F1.

Zad. 3 Ciało poruszało się poziomo ruchem jednostajnym i nagle przestały na nie działać wszystkie siły. Jak zachowało się ciało?

Odp. Ciało będzie poruszać się tak jak poprzednio, nie zmieniając prędkości ani kierunku

Zad. 4 Na pustej szklance położono sztywną kartkę papieru, a na niej środkiem do naczynia monetę. Następnie pociągnięto powoli za brzeg kartki, co spowodowało upadek monety poza naczyniem. Eksperyment powtórzono, tym razem jednak za kartkę szarpnięto gwałtownie, w wyniku czego moneta wpadła do wnętrza naczynia. Z jakiego powodu moneta zachowała się w taki sposób?

Odp. Przy szybkiej zmianie ruchu kartki, bezwładność monety powoduje, że pozostaje ona w miejscu.

Zad. 5 Autokar w jednym momencie skręcił w prawo i zaczął hamować. W którą stronę wychylą się znajdujący się w pojeździe pasażerowie?

Odp. Pasażerowie wychylą się do przodu i w lewo.

Zad. 6 Pasażer autokaru siedział zgodnie z kierunkiem jazdy. Odnotował, że leżący na półce nad nim plecak zaczął się zsuwać i za moment może spaść. Zakładając, że przyczyna leży w ruchu autokaru, opisz, w jaki sposób musiał się on poruszać, aby zaistniała taka sytuacja.

Odp. Mogło się tak wydarzyć w sytuacji, gdy autokar zaczął gwałtownie hamować.

Zad. 7 Rąbanie desek przy pomocy siekiery wymaga podniesienia narzędzia wysoko w górę i wykonywania zamaszystych uderzeń w powierzchnię drewna. Dlaczego deski nie można przeciąć, zwyczajnie naciskając na nią ostrzem siekiery?

Odp. Podczas wykonywania uderzeń z rozmachem wykorzystywana jest bezwładność siekiery. Głębokość wchodzenia ostrza w drewno zależna jest od masy metalowej części siekiery oraz jej prędkości.

Zad. 8 Czy za pomocą bezwładności ciała można wyjaśnić zjawisko upadku na podłogę wskutek potknięcia?

Odp. Tak, zjawisko to odpowiada za charakterystyczny ruch ciała po potknięciu o przeszkodę na drodze.

Zad. 9 Z jakiego powodu przed zakrętem drogi kierowca powinien obniżyć prędkość ruchu kierowanego przez siebie autobusu?

Odp. Duża prędkość ruchu powoduje, że samochód może wpaść w poślizg i przez bezwładność utracić możliwość zmiany kierunku ruchu.

Zad. 10 Pocisk karabinowy w lufie porusza się ze względu na parcie gazów, jakie powstały wskutek spalania się prochu. Dlaczego po opuszczeniu lufy pocisk ten wciąż się porusza, chociaż przestaje nań oddziaływać parcie gazów?

Odp. Odpowiedzialne jest za to zjawisko bezwładności. Dzięki niej pocisk pozostaje w takim ruchu, w jakim opuszczał lufę.

Zad. 11 Samochód wpadł w poślizg na zakręcie, w wyniku czego znalazł się poza drogą. Z jakiego powodu tak się stało?

Odp. Samochód prawdopodobnie wjechał w zakręt z prędkością zbyt wysoką względem wartości kąta skrętu, na skutek czego bezwładność uniemożliwiła kierowcy wystarczająco szybką zmianę kierunku ruchu pojazdu.

Zad. 12 Dlaczego dobrej jakości amortyzatory i tzw. miękkie resory powodują, że kierowca nie odczuwa wstrząsów? Uwzględnij, że jest tak pomimo tego, że koła wykonują silne drgania na nierównościach drogi.

Odp. Miękkie zawieszenie nie przenosi drgań kół do nadwozia samochodu, które ma większą masę, powodującą większą bezwładność.

Zad. 13 Na solidniej nitce zawieszono przedmiot o masie około 2 kg, a u jego dołu doczepiono identyczną nitkę. Powoli pociągnięto za drugą nitkę, zwiększając stopniowo natężenie, w wyniku czego pękła ta górna. Eksperyment powtórzono, ciągnąc gwałtownie za drugą nitkę, w wyniku czego tym razem to ona się zerwała. Z jakiego powodu nitki zachowały się inaczej w obu próbach?

Odp. Gwałtowne szarpnięcie drugą nitką powoduje, że bezwładność będącego nad nią ciała powstrzymuje zerwanie się pierwszej nitki.

Zad. 14 Z jakiego powodu, podczas startu samolotu, ludzie odchylają się do tyłu w głąb fotela, a podczas gwałtownego hamowania ulegają wychyleniu do przodu?

Odp. Efekt ten spowodowany jest ich bezwładnością.