'А
V/.
У
1
Рис. 9.3
Рис. 9.4
В каком случае тело, находящееся в точке А (рис. 9.3), достигнет точки В быстрее: если оно будет скользить по поверхности сферы или вдоль прямой АВ? Считать, что расстояние АВ гораздо меньше радиуса, а трение в обоих случаях пренебрежимо мало. Начальная скорость тела равна нулю.
Как определить неизвестную массу тела тп\, имея секундомер, пружину и другое тело известной массы т2?
Волновое движение. Акустика
Найти скорость распространения звуковых колебаний в воздухе, длина волны которых 1,0 м, а частота колебаний 340 Гц. Чему равна максимальная скорость смещения частиц воздуха, если амплитуда колебаний 0,2 мм?
На каком расстоянии от источника колебаний, совер-
Т
шаемых по закону синуса, в момент времени £ = — смещение
точки от положения равновесия равно половине амплитуды? Скорость распространения колебаний 340 м/с. Период колебаний 10 3 с.
Определить скорость распространения волн в озере, если период качания лодки, находящейся на поверхности воды, 4,0 с, а расстояние между ближайшими гребнями волн 6,0 м.
Во сколько раз изменяется длина ультразвуковой волны при переходе волны из стали в медь, если скорости распространения ультразвука в меди и стали соответственно 3600 и 5500 м/с?
Найти скорость распространения ультразвука в железе, если модуль Юнга для железа 20 ГПа, а плотность 7800 кг/м3.
Определить скорость распространения поперечных звуковых волн в меди. Модуль сдвига для меди 12,0 ГПа, плотность меди 8900 кг/м3.
Определить скорость звука в воде, если известно, что модуль всестороннего сжатия воды 1,98 ГПа.
Чему равен коэффициент всестороннего сжатия воды, если посланный с корабля ультразвуковой сигнал, отразившись на глубине h = 1,5 км, вернулся через £ = 2,1 с?
Определить натяжение стальной струны длиной 0,50 м и диаметром 0,20 мм, если известно, что она настроена в унисон
с камертоном, частота которого 430 Гц.
Найти скорость распространения поперечных звуковых
48
волн в стальной струне диаметром 1,0 мм, натянутой с силой 100 Н.
Чему равна скорость распространения звуковой волны в медной проволоке длиной 10 м, которая натянута силой 200 Н? Масса проволоки 50 г.
Сколько биений в секунду дает натянутая стальная струна с камертоном, частота колебаний которого 430 Гц, если натяжение струны 100 Н, ее длина 0,5 м, а диаметр 0,3 мм?
В приборе Кундта при продольном натирании железного стержня длиной L = 0,50 м, который закреплен в середине, порошок, насыпанный в стеклянную трубку, образовал слой неодинаковой плотности, причем расстояние между двумя максимумами плотности оказалось равным 1 = 3,0 см (рис. 9.4). Определить скорость звука в железе, если в воздухе она составляет 340 м/с.
Определить частоту основного тона открытой трубы длиной 1,0 м, которая заполнена воздухом.
Чему равна частота основного тона закрытой с одного конца трубы длиной 1,5 м, если она заполнена водой? Скорость распространения звука в воде принять равной 1,5 км/с.
Уровень громкости шума самолета на расстоянии 5 м равен 120 дБ, а тихого разговора на том же расстоянии — 40 дБ. Определить отношение интенсивностей и абсолютные значения интенсивностей этих звуков.
На сколько децибелов отличаются звуки, соответствующие порогу слышимости (/о —10-12 Вт/м2) и порогу болевых ощущений (/=102 Вт/м2)?
Подводная лодка, движущаяся со скоростью v = 10 м/с, посылает ультразвуковой сигнал частотой v = 30 кГц, который, отразившись от препятствия, возвращается обратно. Определить разницу между частотами посылаемого и принятого сигналов.
Два катера движутся навстречу друг другу с одинаковой скоростью, равной v = 10,0 м/с. С первого катера посылается ультразвуковой сигнал частотой v = 50,0 кГц, который отражается от второго катера и принимается на первом. Определить частоту принятого сигнала.
Два электропоезда идут навстречу друг другу со скоростями ui = 30,0 м/с и и2= 10,0 м/с. Первый поезд дает свисток, высота тона которого соответствует частоте v = 500 Гц. Определить частоту, воспринимаемую пассажиром второго электропоезда перед встречей и после встречи поездов. Чему были бы равны соответствующие частоты, если бы пассажир находился на первом электропоезде, а сигнал давал второй?
Подводная лодка, погружаясь вертикально, излучает короткие звуковые импульсы сигнала гидролокатора длительностью то в направлении дна. Длительность отраженных сигналов, измеренных гидроакустиком на лодке, равна т. Какова скорость погружения лодки? Скорость звука в воде v, дно горизонтальное.
49
§ 10. ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ
Две материальные точки массами тп\ и гп^ расположенные на расстоянии г, взаимодействуют с силой
где G — гравитационная постоянная.
При движении планет вокруг Солнца и спутников вокруг планет (в том числе и искусственных) кубы больших полуосей эллипсов пропорциональны квадратам времен обращения планет (третий закон Кеплера):
а\ Ti ’
Первый искусственный спутник Земли имел период обращения 1 ч 36 мин. Считая орбиту спутника круговой, а движение равномерным, определить высоту полета спутника над поверхностью Земли.
На какую высоту необходимо запустить искусственный спутник Земли, чтобы с Земли он казался неподвижным, а его орбита была круговой и лежала в плоскости экватора? Радиус Земли R * = 6,37 Мм, а период суточного вращения Т = 24 ч.
Какую скорость необходимо сообщить телу, чтобы оно могло удалиться с поверхности Луны в бесконечность? Масса Луны Мл = 7,3-1022 кг, радиус Луны йл = 1,74 Мм.
Определить скорость движения Луны вокруг Земли, считая, что Луна движется по круговой орбите. Принять массу Земли равной Mi = 5,96*1024 кг, а расстояние между Луной и Землей R = 384,4 Мм.
На каком расстоянии от центра Земли космическая ракета, движущаяся к Луне, будет притягиваться Землей и Луной с одинаковой силой? Масса Луны в 81 раз меньше массы Земли, а расстояние между их центрами в 60 раз больше радиуса Земли.
С какой скоростью движется вокруг Солнца Земля, если расстояние между ними около 150 Гм, а масса Солнца
97 Ю30 кг?
Определить среднюю плотность Земли, если известно, что ее радиус 6,37 Мм, а ускорение свободного падения 9,8 м/с2.
Определить массу Земли, если известно, что искусственный спутник, запущенный на высоту 1 Мм, имеет период обращения 106 мин.
Вычислить среднюю скорость вращения Луны по орбите, считая среднее расстояние ее от Земли 384 Мм, а массу Земли 5,96 • 1024 кг.
Найти вторую космическую скорость, т. е. наименьшее значение скорости, при которой ракета может удалиться от Земли, выйдя за пределы ее поля тяготения.
50
На сколько уменьшится масса тела на вершине Эльбруса ( h= 6 км) по сравнению с ее значением на уровне моря?
На какой высоте ускорение силы тяжести вдвое меньше его значения на поверхности Земли?
Какое ускорение получает Земля под действием силы притяжения ее Солнцем?
Космическая ракета, ставшая искусственной планетой, движется вокруг Солнца с периодом обращения 450 сут. Найти среднее удаление от Солнца искусственной планеты, если известно, что среднее удаление от Солнца планеты Земля 149,5 Гм, а ее период обращения 365 сут 6 ч 9 мин 10 с. Считать орбиты планет круговыми.
Чему равна линейная скорость движения Земли вокруг Солнца в перигелии, если наименьшее и наибольшее расстояния от Земли до Солнца соответственно о — 147 Гм и г2 = 152 Гм,
а средняя скорость движения Земли по орбите (v) =29,8 км/с? '
Определить работу, которую необходимо совершить, чтобы тело массой 5-10* кг, находящееся на поверхности Земли, отправить в межпланетное пространство. Сопротивлением воз- духа пренебречь.
Известно, что по мере увеличения радиуса орбиты скорость искусственного спутника Земли уменьшается. Означает ли это, что при запуске спутника на орбиты большего радиуса двигатели ракеты должны совершать меньшую работу? Почему?
Найти давление в центре жидкой планеты, радиус которой R, если образующая ее жидкость несжимаема и имеет плотность р.
Глава II
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА
Достарыңызбен бөлісу: |