Расчётные задачи по механике

Два пластилиновых шарика массами $3m$ и $m$, летящие навстречу друг другу с одинаковыми по модулю скоростями, при столкновении слипаются. Каким станет модуль скорости шариков сразу после столкновения, если перед столкновением модуль скорости каждого из шариков был равен 4 м/с? Временем взаимодействия шариков пренебречь.

Два груза, связанных нерастяжимой и невесомой нитью, движутся по гладкой горизонтальной поверхности под действием горизонтальной силы $\vec F$, приложенной к грузу массой $M_1=2$ кг (см. рис.). Максимальная сила $F$, при которой нить ещё не обрывается, равна 18 Н. Известно, что нить может выдержать нагрузку не более 10 Н. Чему равна масса $M_2$ второго груза?

Брусок массой $m=2$ кг движется поступательно по горизонтальной плоскости под действием постоянной силы, величиной $F=25$ Н, направленной под углом $\alpha=30^\circ$ к горизонту (см. рис.). Определите коэффициент трения между бруском и плоскостью, если модуль силы трения, действующей на брусок, $F_\text{тр}=1{,}2$ Н.

Однородный деревянный шар лежит в сосуде с керосином, касаясь дна и не касаясь стенок сосуда, так, что половина шара находится в керосине. Определите массу шара, если он давит на дно сосуда с силой $F=2$ Н. Плотность дерева, из которого сделан шар, равна $\rho=480$ кг/м$^3$. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на шар.

За последние 200 с прямолинейного движения перед остановкой модуль скорости поезда уменьшился на 10 м/с. Определите путь, пройденный поездом за это время. Ускорение поезда считать постоянным.

На рисунке показана покоящаяся система тел, состоящая из неподвижного блока с перекинутой через него лёгкой и нерастяжимой нитью, к концам которой привязаны груз массой $m=0{,}8$ кг и объёмом $V=100\ \text{см}^3$ и лёгкая пружина жёсткостью $k=100$ Н/м. Эта система погружена в сосуд с жидкостью плотностью $\rho=900\ \text{кг/м}^3$. Нижний конец пружины прикреплён к дну сосуда. Как и на сколько изменится сила натяжения нити, действующая на пружину, если всю жидкость вылить из сосуда? Считать, что трение в оси блока отсутствует.

В стакан налита ртуть, а поверх неё — вода. Однородный железный шар плавает, погружённый в обе жидкости. Какая часть объёма шара находится в ртути?

Деревянная линейка длиной $l=60$ см выдвинута за край стола на $1/4$ часть своей длины. При этом она не опрокидывается, если на её правом конце лежит груз массой не более 250 г (см. рис.). На какое расстояние можно выдвинуть вправо за край стола эту линейку, не допуская её опрокидывания, если на её правом конце лежит груз массой 125 г?

Груз массой 200 г подвешен на пружине к потолку лифта. Лифт равноускоренно движется вниз с ускорением 2 м/с$^2$, набирая скорость. Какова жёсткость пружины, если удлинение её постоянно и равно 1 см?

Тележка массой 60 кг движется со скоростью, равной по модулю 1 м/с, слева направо по гладкой горизонтальной дороге. Каким станет модуль скорости тележки, если девочка массой 40 кг запрыгнет на тележку со скоростью, равной по модулю 2 м/с относительно дороги и направленной слева направо?

Два пластилиновых шарика массами $m_1=20$ г и $m_2=30$ г, летящие навстречу друг другу со скоростями $v_1=4$ м/с и $v_2=3$ м/с, при столкновении слипаются. Какой становится их скорость сразу после столкновения? Считать, что время взаимодействия шариков мало.

В стакан налита вода, а поверх неё — неизвестная жидкость. Однородный шар плотностью 860 кг/м$^3$ плавает, погружённый в обе жидкости. При этом 30 % объёма шара находится в воде. Найдите плотность неизвестной жидкости.

Ученик, выполняя в классе лабораторную работу по исследованию равновесия несмешивающихся жидкостей разной плотности, налил в широкую открытую U-образную трубку с вертикальными прямыми коленами керосин и воду (см. рис.). На рисунке $b=10$ см, $h=26$ см, $\rho_1$ и $\rho_2$ — плотности жидкостей. Определите расстояние $H$, которое забыл измерить ученик.

Груз массой 4 кг, закреплённый на лёгкой пружине жёсткостью 400 Н/м, совершает горизонтальные свободные гармонические колебания (см. рис.). Максимальная сила упругости пружины при этом равна 20 Н. Чему равна максимальная скорость груза?

За 2 с прямолинейного движения с постоянным ускорением тело прошло 20 м, не меняя направления движения и увеличив свою скорость в 3 раза. Определите модуль ускорения тела.

Два пластилиновых шарика массами $3m$ и $m$, летящие навстречу друг другу с одинаковыми по модулю скоростями, при столкновении слипаются. Каким был модуль скорости каждого из шариков перед столкновением, если сразу после столкновения скорость шариков стала равной 0,5 м/с? Временем взаимодействия шариков пренебречь.

Два груза, связанных нерастяжимой и невесомой нитью, движутся по гладкой горизонтальной поверхности под действием горизонтальной силы $\vec F$, приложенной к грузу массой $M_1$ (см. рис.). Максимальная сила $F$, при которой нить ещё не обрывается, равна 18 Н. Известно, что нить может выдержать нагрузку не более 10 Н. Чему равна масса $M_1$ первого груза, если масса второго равна $M_2=3$ кг?

Брусок массой $m=2$ кг движется поступательно по горизонтальной плоскости под действием постоянной силы, направленной под углом $\alpha=30^\circ$ к горизонту (см. рис.). Коэффициент трения между бруском и плоскостью $\mu=0{,}2$. Модуль силы трения, действующей на брусок, $F_\text{тр}=2{,}8$ Н. Чему равен модуль силы $\vec F$?

Однородный деревянный шар массой $m=1{,}6$ кг лежит в сосуде с водой, касаясь дна и не касаясь стенок сосуда, так, что половина шара находится в воде. Определите плотность дерева, если шар давит на дно сосуда с силой $F=6$ Н. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на шар.

Прямолинейно движущийся поезд последние перед остановкой 1200 м своего пути преодолел за 2 минуты. Определите скорость поезда за 30 с до остановки. Ускорение поезда считать постоянным.

На рисунке показана покоящаяся система тел, состоящая из неподвижного блока с перекинутой через него лёгкой и нерастяжимой нитью, к концам которой привязаны груз массой $m=0{,}8$ кг и объёмом $V=100\ \text{см}^3$ и лёгкая пружина жёсткостью $k=100$ Н/м. Эта система погружена в сосуд с жидкостью плотностью $\rho=900\ \text{кг/м}^3$. Нижний конец пружины прикреплён к дну сосуда. Как и на сколько изменится сила натяжения нити, действующая на пружину, если сосуд будет заполнен не первоначальной жидкостью, а таким же объёмом воды? Считать, что трение в оси блока отсутствует.

В стакан налита вода, а поверх неё — керосин. Однородный шар плавает, погружённый в обе жидкости. При этом четверть объёма шара находится в воде. Найдите плотность материала шара.

Деревянная линейка длиной $l=90$ см выдвинута за край стола на $1/4$ часть своей длины. При этом она не опрокидывается, если на её правом конце лежит груз массой не более 100 г (см. рис.). Определите максимальную массу груза, который можно положить на правый конец этой линейки, не допуская её опрокидывания, если линейка выдвинута за край стола на $1/3$ часть своей длины.

Груз массой 200 г подвешен на пружине жёсткостью 100 Н/м к потолку лифта. Лифт равноускоренно движется вниз, набирая скорость. Каково ускорение лифта, если удлинение пружины постоянно и равно 1,5 см?

Тележка массой 40 кг движется со скоростью, равной по модулю 1 м/с, слева направо по гладкой горизонтальной дороге. Каким станет модуль скорости тележки, если человек массой 60 кг запрыгнет на тележку со скоростью, равной по модулю 2 м/с относительно дороги и направленной слева направо?

Два пластилиновых шарика массами $m_1=15$ г и $m_2=25$ г, летящие навстречу друг другу с одинаковыми по модулю скоростями $v_1=v_2=4$ м/с, при столкновении слипаются. Какой становится их скорость сразу после столкновения? Считать, что время взаимодействия шариков мало.

В стакан налита вода, а поверх неё — подсолнечное масло. Однородный шар плавает, погружённый в обе жидкости. При этом четверть объёма шара находится в воде. Найдите плотность материала шара.

Ученик, выполняя в классе лабораторную работу по исследованию равновесия несмешивающихся жидкостей разной плотности, налил в широкую открытую U-образную трубку с вертикальными прямыми коленами керосин и воду (см. рис.). На рисунке $b=15$ см, $H=35$ см, $\rho_1$ и $\rho_2$ — плотности жидкостей. Определите расстояние $h$, которое забыл измерить ученик.

Груз массой 4 кг, закреплённый на лёгкой пружине жёсткостью 400 Н/м, совершает горизонтальные свободные гармонические колебания (см. рис.). Максимальная скорость груза при этом равна 0,5 м/с. Чему равна максимальная сила упругости пружины?

За 2 с прямолинейного движения с постоянным ускорением тело прошло 20 м, не меняя направления движения и уменьшив свою скорость в 3 раза. Определите модуль ускорения тела.

Железный шар массой 2,5 кг подвешен на нити и полностью погружён в воду (см. рисунок). Нить образует с вертикалью угол $\alpha $ = 30$^\circ$. Определите силу, с которой шар действует на нить. Трением шара о стенку пренебречь. Сделайте схематический рисунок с указанием сил, действующих на шар.

Тележка массой 50 кг движется со скоростью, равной по модулю 1 м/с, слева направо по гладкой горизонтальной дороге. Каким станет модуль скорости тележки, если мальчик массой 50 кг запрыгнет на тележку со скоростью, равной по модулю 2 м/с относительно дороги и направленной слева направо?

Каково среднее давление пороховых газов в стволе орудия, если скорость вылетевшего из него снаряда 1,5 км/с? Длина ствола 3 м, его диаметр 45 мм, масса снаряда 2 кг. (Трение пренебрежимо мало.)

На вертикальной оси укреплена гладкая горизонтальная штанга, по которой могут перемещаться два груза массами $m_{1}$ = 200 г и $m_{2}$ = 300 г, связанные нерастяжимой невесомой нитью длиной $l$ = 20 см. Нить закрепили на оси так, что грузы располагаются по разные стороны от оси и натяжение нити с обеих сторон от оси при вращении штанги одинаково (см. рисунок). Определите модуль силы натяжения $T$ нити, соединяющей грузы, при вращении штанги с частотой 600 об/мин.

Если во время полёта между двумя городами дует попутный ветер, то самолёт затрачивает на перелёт между ними 6 ч. Если дует такой же боковой ветер перпендикулярно линии полёта, то самолёт затрачивает на перелёт 7,5 ч. Найдите скорость ветра, если скорость самолёта относительно воздуха постоянна и равна 328 км/ч.

Стартуя из точки А (см. рисунок), спортсмен движется равноускоренно до точки В, после которой модуль скорости спортсмена остаётся постоянным вплоть до точки С. Во сколько раз время, затраченное спортсменом на участок ВС, больше, чем на участок АВ, если модуль ускорения на обоих участках одинаков? Траектория ВС – полуокружность.

Гладкий цилиндр лежит между двумя плоскостями, одна из которых вертикальна, а линия их пересечения горизонтальна (см. рисунок). Сила давления цилиндра на вертикальную стенку в $n=\sqrt{3}$ раза превышает силу тяжести, действующую на шар. Найдите угол $\alpha $ между плоскостями. Сделайте рисунок, на котором укажите силы, действующие на цилиндр.

Деревянный шар привязан нитью ко дну цилиндрического сосуда с площадью дна $S=100$ с $\text{м}^2$ . В сосуд наливают воду так, что шар полностью погружается в жидкость, при этом нить натягивается и действует на шар с силой $T$. Если нить перерезать, то шар всплывёт, а уровень воды изменится на $h=5$ см. Найдите силу натяжения нити $T$.

Свинцовый шар массой 4 кг подвешен на нити и полностью погружен в воду (см. рисунок). Нить образует с вертикалью угол $\alpha =30{}^\circ.$ Определите силу, с которой нить действует на шар. Плотность свинца $\rho=11\,\,300$ кг/ $\text{м}^3$ . Трением шара о стенку пренебречь. Сделайте схематический рисунок с указанием сил, действующих на шар.

Гладкий цилиндр лежит между двумя плоскостями, одна из которых вертикальна, а линия их пересечения горизонтальна (см. рисунок). Сила давления цилиндра на вертикальную стенку равна 10 Н и в $n$ = 3 раза меньше, чем сила давления на цилиндр со стороны другой плоскости. Определите массу цилиндра. Сделайте рисунок, на котором укажите силы, действующие на цилиндр.

Два груза подвешены на достаточно длинной невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через идеальный блок (см. рисунок). Грузы удерживали неподвижно, а затем осторожно отпустили, после чего они начали двигаться равноускоренно. Опустившись на 2 м, левый груз приобрёл скорость 4 м/с. Определите силу натяжения нити, если масса правого груза $m$ = 1 кг. Трением пренебречь.

Нить, удерживающая лёгкую пружину в сжатом состоянии, внезапно оборвалась (см. рисунок). На сколько сантиметров была сжата пружина жёсткостью 20 кН/м, если она сообщила бруску массой 20 г максимальную скорость 10 м/с? Трением бруска о поверхность и массой пружины пренебречь.

На рисунке показана система тел, состоящая из неподвижного блока с перекинутой через него лёгкой и нерастяжимой нитью, к концам которой привязаны тяжёлое тело объёмом $V$ = 100 с $\text{м}^3$ и лёгкая пружина жёсткостью $k $ = 100 Н/м. Эта система погружена в сосуд с жидкостью плотностью $\rho$ = 900 кг/ $\text{м}^3$ . Нижний конец пружины прикреплён ко дну сосуда. Как и на сколько изменится сила натяжения нити, действующая на пружину, если всю жидкость вылить из сосуда? Считать, что трение в оси блока отсутствует.

Определите время прохождения поездом последнего километра пути перед остановкой, если изменение его скорости на этом пути составило 10 м/с. Ускорение поезда считать постоянным.

Тележка массой 2 кг, прикреплённая к горизонтальной пружине жёсткостью 200 Н/м, совершает свободные гармонические колебания (см. рисунок). Амплитуда колебаний тележки равна 0,1 м. Какова максимальная скорость тележки? Массой колёс можно пренебречь.