Фізика 7 клас збірник задач І. М. Гельфгат - 2017

РОЗДІЛ 4. МЕХАНІЧНА РОБОТА ТА ЕНЕРГІЯ

22. МЕХАНІЧНА РОБОТА. ПОТУЖНІСТЬ

1-й рівень складності

? 22.1. На тіло діє сила, але тіло під дією цієї сили не рухається. Чи виконує сила роботу?

? 22.2. На столі лежить книжка. Зобразіть на рисунку сили, що діють на цю книжку. Чи виконують ці сили роботу?

? 22.3. По поверхні стола за допомогою горизонтальної пружини рівномірно тягнуть брусок. Зобразіть на рисунку сили, що діють на брусок. Які з них виконують додатну роботу? від’ємну роботу?

? 22.4. Шайбу штовхнули по льодовому майданчику, а через певний час під дією сили тертя вона зупинилася. Чи виконала сила тертя роботу? Якщо виконала, то яку — додатну чи від’ємну?

22.5.По поверхні парти за допомогою горизонтальної пружини рівномірно тягнуть брусок, прикладаючи силу 2 Н. Брусок просунувся на відстань 50 см. Яку роботу виконала при цьому сила пружності пружини?

22.6. Яку роботу виконала горизонтальна сила 5 кН, яку прикладено до візка, якщо візок під дією цієї сили пройшов шлях 150 м?

? 22,7. Першого разу хлопчик піднявся сходами на свій поверх повільним кроком, а другого разу бігом. Чи однакові роботи при цьому було виконано? Чи однакові потужності розвивав хлопчик?

? 22.8. Першокласник і семикласник наперегони піднялися сходами на другий поверх ніколи і фінішували одночасно. Чи однакові роботи виконали учні? Чи однакові потужності вони розвивали?

22.9. Визначте потужність механізму, що виконує роботу 800 Дж за 20 с.

22.10. Визначте потужність механізму, що виконує роботу 5 кДж за 25 с.

22.11. Яку роботу виконує механізм потужністю 40 Вт за 50 с?

2-й рівень складності

Приклади розв’язування задач

Задача 1. Із дна озера піднімають бетонну балку розмірами 40 х 50 x 75 см. Яку мінімальну роботу потрібно при цьому виконати, якщо глибина озера дорівнює 12 м? Опором води знехтуйте.

Дано:

Розв’язання

Обчислимо силу, яку потрібно прикласти до балки, щоб піднімати її у воді:

Для обчислення роботи цієї сили скористаємося формулою

Перевіримо одиниці:

Визначимо значення шуканої величини:

Відповідь: А = 21,6 кДж.

Задача 2. Створений в Україні важкий літак Ан-124 «Руслан» є найбільшим у світі серійним літаком. Сила тяги кожного з його чотирьох двигунів становить 250 кН. Яку загальну потужність розвивають двигуни, коли літак летить зі швидкістю 810 км/год?

Дано:

Розв’язання

За час t літак пролітає відстань l = vt.

Його двигуни за цей час виконують роботу

Загальна потужність двигунів

Перевіримо одиниці:

Визначимо значення шуканої величини:

Відповідь: N = 225 МВт.

? 22.12. Чи виконує сила тяжіння роботу над хокейною шайбою, коли та ковзає по льодовому майданчику?

? 22.13. Супутник летить по коловій орбіті з незмінною швидкістю. Чи виконує роботу сила тяжіння Землі?

? 22.14. Чи може сила тертя спокою виконати роботу? Якщо може, то наведіть приклади.

22.15. З шахти завглибшки 600 м піднімають кліть із шахтарями. Маса кліті з людьми становить 1,5 т. Яку роботу потрібно при цьому виконати?

22.16. З висоти 20 м падає яблуко масою 200 г. Яку роботу виконує при цьому сила тяжіння?

22.17. Яку силу потрібно прикласти до тіла у напрямку руху, щоб виконати роботу 40 кДж на шляху 200 м?

22.18. Тіло падає з висоти 40 м. Сила тяжіння при цьому виконує роботу 2 кДж. Якою є маса тіла?

22.19. Сила 100 Н, що діє на тіло, виконала роботу 500 Дж. На яку відстань у напрямку дії сили перемістилося тіло?

22.20. Сила тяжіння 12 Н, що діяла на камінь під час його падіння, виконала роботу 240 Дж. З якої висоти падав камінь?

? 22.21. Людина піднімає відро з водою. Як потрібно змінити потужність, яку розвиває людина, щоб швидкість, з якою піднімається відро, була вдвічі більшою?

? 22.22. Ескалатором піднімаються двоє. Одна людина при цьому стоїть, друга такої самої маси — йде сходинками вгору з незмінною швидкістю. Піднімаючи першу чи другу людину, ескалатор виконав більшу роботу?

? 22.23. У якому випадку двигуни літака мають розвинути більшу потужність: під час зльоту чи горизонтального польоту з незмінною швидкістю?

22.24. Механізм за 2 год виконав роботу 720 кДж. Яку потужність розвивав механізм?

22.25. Яку потужність розвиває двигун вантажівки, якщо за 4 год виконує роботу 1440 МДж?

22.26. За який час вантажівка виконає роботу 250 МДж, якщо вона розвиває потужність 100 кВт?

22.27. За який час трактор з потужністю двигуна 75 кВт виконає роботу 540 МДж?

22.28. Потяг «Інтерсіті» на ділянці Харків — Полтава за сили тяги 59 кН розігнався до швидкості 160 км/год. Визначте, яку потужність розвивав потяг.

22.29. Показаний на рисунку швидкісний потяг TGV (Франція) розвинув швидкість руху 575 км/год. Якою є потужність його двигунів, якщо сила опору рухові за такої швидкості руху становить 115 кН?

22.30. Яку потужність має кожний двигун двомоторного літака, якщо під час його польоту зі швидкістю руху 540 км/год сила опору рухові становить 1,6 кН?

22.31. Автомобіль рухається дорогою зі швидкістю 180 км/год. Визначте силу опору рухові, якщо потужність, яку розвиває двигун автомобіля, становить 75 кВт.

22.32. Двигун трактора, що оре поле зі швидкістю 7,2 км/год, розвиває потужність 100 кВт. Чому дорівнює сила опору рухові трактора?

22.33. Двигуни корабля розвивають потужність 2 МВт. Визначте швидкість руху корабля, якщо сила опору води дорівнює 200 кН.

22.34. Будівельник за мотузку піднімає відро з бетонним розчином, прикладаючи силу 250 Н. З якою швидкістю він тягне мотузку, якщо за 1 хв виконує роботу 3 кДж?

3-й рівень складності

? 22.35. Наведіть приклади, коли тіло рухається, а робота не виконується.

22.36. Під час накачування шини поршень насоса за один хід виконує роботу 80 Дж. Який тиск повітря (понад атмосферний) створює поршень, якщо його площа дорівнює 20 см², а хід становить 40 см?

22.37. Більший поршень гідравлічного преса під час стискання заготівки на 2 см виконав роботу 80 кДж. Яким є тиск мастила всередині преса, якщо площа більшого поршня дорівнює 4000 см²?

22.38.Для підняття з дна озера до поверхні води мармурової колони масою 3,78 т було виконано роботу 95,2 кДж. Визначте глибину озера.

22.39. Зламаний автомобіль тягнуть на буксирі з незмінною швидкістю, прикладаючи силу 20 кН. Щохвилини сила натягу горизонтального буксирного троса виконує роботу 10 МДж. З якою швидкістю тягнуть автомобіль?

? 22.40. Чи збільшиться швидкість руху судна вдвічі, якщо збільшити потужність двигунів у 2 рази? Обґрунтуйте свою відповідь.

? 22.41. Судно на підводних крилах має двигуни тієї самої потужності, що й звичайне судно, але рухається набагато швидше. Чому?

22.42. Щохвилини будівельник піднімає і кладе на висоту 1,5 м 40 цеглин масою 3,2 кг кожна. Яку середню потужність він розвиває?

22.43. З колодязя завглибшки 3,5 м щохвилини насос подає 60 л води в бак, який розташовано на висоті 2,5 м. Яку потужність розвиває насос? Який мінімальний тиск він має створювати?

22.44. Пожежний насос розвиває потужність 10 кВт. На яку висоту цей насос може підняти 600 л води щохвилини? Який тиск він при цьому забезпечує?

22.45. Локомотив тягне вантажний потяг масою 5000 т горизонтальною ділянкою дороги. Яку потужність розвиває локомотив, якщо швидкість його руху становить 54 км/год? Сила опору рухові дорівнює 0,002 ваги потяга.

22.46. Потяг якої маси може тягти зі швидкістю 72 км/год горизонтальною ділянкою дороги локомотив, що розвиває потужність 2 МВт? Сила опору рухові дорівнює 0,0015 ваги потяга.

Задачі для допитливих

22.47. Пружину динамометра жорсткістю 40 Н/м розтягли силою 4 Н. Яку роботу при цьому було виконано?

22.48. Пружину стиснуто силою 100 Н на 1 см. Яку роботу треба виконати, щоб стиснути пружину ще на 1 см?

22.49. З дошки витягують забитий цвях. Яку роботу при цьому потрібно виконати? Товщина дошки дорівнює 50 мм, довжина цвяха — 15 см. Спочатку до цвяха потрібно прикладати силу 40 Н.

22.50. На дні озера завглибшки 4 м вертикально стоїть циліндрична мармурова колона, яка має висоту 2 м і масу 1 т. Яку мінімальну роботу потрібно виконати, щоб підняти її на катер, який має висоту борта 2 м? Колону весь час піднімають вертикально.

22.51. Електродвигун приєднано до коловорота, на який намотується ланцюг завдовжки 20 м і масою 400 кг. За який час ланцюг намотається на коловорот, якщо потужність електродвигуна є незмінною і дорівнює 800 Вт?

ТЕСТ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

У завданнях 1-6 виберіть одну правильну відповідь.

1. У якому випадку сила тяжіння виконує роботу?

А Залізничний вагон рухається горизонтальною ділянкою колії.

Б Ліфт із пасажирами рухається із сьомого поверху на перший.

В Автомобіль збільшує швидкість руху на горизонтальній дорозі.

Г Штангіст утримує над головою нерухому важку штангу.

2. Хлопчик тягне по столу іграшковий автомобіль за допомогою горизонтальної мотузки. Від’ємну роботу при цьому виконує:

А сила тяжіння

Б сила натягу мотузки

В сила реакції стола

Г сила тертя з боку стола

3. Камінь масою 1,5 кг падає з висоти 6 м. Сила тяжіння виконує при цьому роботу:

А 4 Дж

Б 25 Дж

В 40 Дж

Г 90 Дж

4. Підйомник на будівельному майданчику піднімає бак із бетоном масою 2,4 т на висоту 40 м за 0,5 хв. Потужність підйомника дорівнює:

А 32 кВт

Б 48 кВт

В 192 кВт

Г 288 кВт

5. Тягач перемістив бетонний блок масою 300 кг на 60 м горизонтальною поверхнею. Яку роботу при цьому виконано, якщо сила тертя становила 0,25 від ваги блока?

А 20 кДж

Б 45 кДж

В 125 кДж

Г 180 кДж

6. Щохвилини з греблі гідроелектростанції падає вода об’ємом 600 м³. Висота греблі дорівнює 8 м. Потік води розвиває потужність:

А 48 кВт

Б 80 кВт

В 480 кВт

Г 800 кВт