Материал: Тесты_ч_1

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

2.31. Точка М движется по ок-

ружности со скоростью . На рис. а показан график скорости υ от времени ( – единичный вектор положительного на-

правления; υ – проекция на это направление). На рис. б укажите направление силы, действующей на точку М в момент времени t3.

1) 4;

2)1;

υ

M

 

 

 

 

1

4 3 2

t1

 

t2

 

t3

t

 

 

 

а

 

б

3) 3;

4) 2.

2.32. Тело массой 5 кг движется равномерно по вогнутому мосту со скоростью 10 м/с. В нижней точке сила давления тела на мост вдвое превосходит силу тяжести. Радиус кривизны моста равен ...

1) 5 м;

2) 10 м;

3) 3 м;

 

4) 1 м.

 

2.33. Система состоит из трех шаров с массами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

m1 = 1

кг, m2 = 2 кг,

m3 = 3 кг,

которые движутся

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

так, как показано на рисунке. Если скорости ша-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m1

 

 

 

 

ров υ1

= 3 м/с, υ2 = 2 м/с, υ3 = 1 м/с, то величина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

скорости центра масс этой системы равна...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

x

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

2

 

 

1)

10 м/с;

2) 5/3 м/с;

 

 

 

 

 

m3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

4 м/с;

4) 2/3 м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2.34. Механическая система состоит из трех час-

тиц, массы которых m1 = 0,1 г, m2 = 0,2 г, т3 = 0.3 г. Первая частица находится в точке с координатами (1, 2, 0), вторая – в точке с координатами (0, 2, 1), третья – в точке с координатами (1, 0, 1) (координаты даны в сантиметрах). Тогда УC – координата центра масс

равна…

1) 1 см;

2) 2 см;

3) 3 см;

4) 5 см.

2.35. Механическая система состоит из трех частиц, массы которых m1 = 0,1 г, m2 = 0,2 г , т3 = 0.3 г. Первая частица находится в точке с координатами (2, 3, 0), вторая – в точке с координатами (2, 0, 1), третья – в точке с координатами (1, 1, 0) (координаты даны в сантиметрах). Тогда УC – координата центра масс равна…

1) 1 см;

2) 2 см;

3) 3 см;

4) 5 см.

25

3. Динамика вращательного движения твердого тела

Момент инерции материальной точки J характеризует инер-

ционные свойства вращающейся точки:

J = m r2,

где m – масса точки; r – расстояние от оси вращения до точки.

Момент инерции тела (зависит от формы тела, распределения массы по объему и положения оси вращения):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2dmi .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J ri

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Моменты инерции некоторых тел:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J = m R

2

 

 

Материальной точки, обруча, тон-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

костенного цилиндра,

относительно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оси, проходящей через центр сим-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

метрии тела (R– радиус).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

m R2

Круглого однородного диска, сплош-

 

 

 

 

 

 

J =

 

 

 

ного цилиндра, относительно оси,

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

проходящей через центр симметрии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тела.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

mR2

 

 

Круглого однородного диска, отно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

сительно оси совпадающей с его

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

диаметром.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

Однородного шара

 

относительно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J =

 

 

5

 

m R

оси, проходящей через его центр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

масс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J =

1

 

 

m

2

Тонкого стержня относительно оси,

 

 

 

 

 

 

12

 

проходящей через его центр тяже-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сти ( длина стержня).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J =

 

1

m

2

 

Тонкого стержня относительно оси,

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

проходящей через его конец.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

Теорема Штейнера:

J = J + ma2,

 

0 C

 

где J0 – момент инерции тела относительно про-

a

извольной оси ОО';

O

JC – момент инерции тела относительно оси, С

 

параллельной данной и проходящей через

 

центр масс С;

О'

а расстояния между осями.

 

Момент силы:

 

 

 

 

 

M

 

M [r

F];

 

 

F

M rF sin ;

 

r

O

 

r sin – плечо силы,

кратчайшее расстояние

 

 

 

 

между линией действия силы и осью вращения

 

 

 

 

 

(линию действия силы можно продолжать в лю-

 

 

 

бую сторону). Направление определяется по правилу векторного

произведения.

 

 

 

 

 

Момент импульса материальной точки:

 

 

 

 

 

 

O r

m

L [r

P];

 

 

 

L rP sin 90 rP rm ;

L

 

P

 

 

r – радиус-вектор, проведенный от оси вращения

 

 

 

до заданной точки.

 

 

 

 

 

Момент импульса тела:

 

 

 

L J .

Направление совпадает с направлением угловой скорости.

Основное уравнение динамики вращательного движения (второй закон Ньютона для вращательного движения):

 

 

 

 

dL

M

 

или M J .

dt

Связь момента силы с изменением момента импульса (второй закон Ньютона в интегральной форме):

M t L.

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тестовые задания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1. К точке, лежащей на внешней поверх-

 

 

 

 

 

F1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F2

 

 

 

 

 

 

 

 

ности диска, приложены 4 силы. Если ось

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вращения проходит через центр О диска

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

F3

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

перпендикулярно

плоскости рисунка, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

F4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плечо силы F1 равно….

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) b;

2) a;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) 0;

4) c.

3.2. К диску, который может свободно вращаться вокруг оси, проходящей через точку О, прикладывают одинаковые по величине силы (см. рис.). Момент сил будет максимальным в положении...

 

1)

 

2)

 

3)

 

 

4)

 

 

5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Диск может вращаться вокруг оси,

 

 

 

 

перпендикулярной

плоскости

диска

и

 

 

 

 

проходящей через его центр. К нему при-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кладывают одну из сил ( F1

, F2 ,

F3 или F4 ),

 

 

 

 

лежащих в плоскости диска и равных по

 

 

 

 

модулю. Верным для угловых ускорений

 

 

 

 

диска является соотношение...

 

 

 

1) 1 = 2 = 3 = 4;

 

 

2) 3 > 2 > 1, 4 = 0;

 

 

 

3) 3 > 1 , 2 > 4;

 

 

4) 3 < 2 < 1< 4.

 

 

 

28

3.4. Диск может вращаться вокруг оси, перпендикулярной плоскости диска и проходящей через его

центр.

В

точке А прикладывают одну из сил

 

 

 

 

 

( F1

, F2

, F3

или

F4 ), лежащих в плоскости диска. Не

создает вращающего момента относительно рассматриваемой оси сила…

1)

 

;

2)

 

;

F

F

 

1

 

 

2

 

3)

F3 ;

4)

F4 .

F4 F3

F2

А F1

О

3.5. Для условия предыдущего теста верным для моментов этих сил относительно рассматриваемой оси является соотношение…

1) М1 = М2 = М3; М4 = 0;

2) М1 < М2 < М3< М4;

3) М1 > М2 > М3; М4 = 0;

4) М1 < М2 < М3; М4 = 0.

3.6. Колесо вращается так, как показано на рисунке белой стрелкой. К ободу колеса приложена сила, направленная по касательной. Правильно изображает тангенциальное ускорение вектор ...

1) 2;

2) 3;

3) 5;

4) 1;

5) 4.

 

3.7. Для условия предыдущего теста правильно изображает угловое ускорение колеса вектор…

1) 2;

2) 3;

3) 5;

4) 1;

5) 4.

3.8. Колесо вращается так, как показано на рисунке белой стрелкой. К ободу колеса приложена сила, направленная по касательной. Правильно изображает угловое перемещение колеса вектор ...

1) 5;

2) 2;

3) 3;

4) 4;

5) 1.

 

29