10 КЛАСС · ПРАКТИКА
Задачи: Кинематика, 10 класс
Описание прямолинейного и кругового движения.
Здесь условия и разбор решения можно читать без аккаунта. В тренажёре те же разборы нужно собрать самому: «Дано», формулы, порядок шагов и ответ.
Условия задач
Варианты ответа даны для сверки, разбор решения открывается под каждой задачей.
Задача №1
Кинематика: равномерное движениеЗа какое время автомобиль пройдет расстояние 250\,\text{м} при скорости 72\,\text{км/ч}?
Показать разборСкрыть разбор
- S
- 250\,\text{м}
- v
- 72\,\text{км/ч}=20\,\text{м/с}
t - ?
- v = \dfrac{S}{t}
Равномерное движение: скорость есть путь, делённый на время.
- t = \dfrac{S}{v}t = \dfrac{250\,\text{м}}{20\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}}t = 12{,}5\,\text{с}
Ответt = 12{,}5\,\text{с}
Задача №2
Кинематика: равноускоренное движениеИмея скорость 20\,\text{м/с}, автомобиль тормозит и останавливается за 8\,\text{с}. Определите модуль ускорения и пройденный путь.
Показать разборСкрыть разбор
- v_0
- 20\,\text{м/с}
- t
- 8\,\text{с}
a - ?S - ?
- a = \dfrac{v_0}{t}a = \dfrac{20\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}}{8\,\text{с}}a = 2{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
При торможении до остановки модуль ускорения равен начальной скорости, делённой на время.
- S = \dfrac{v_0}{2}\cdot tS = \dfrac{20\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}}{2}\cdot 8\,\text{с}S = 80\,\text{м}
Тот же путь даёт и запись через ускорение: S = at^2/2 = v_0^2/(2a).
Ответa = 2{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}S = 80\,\text{м}
Задача №5
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиКолесо автомобиля радиусом 30\,\text{см} за минуту делает 300 оборотов. Определите период, частоту, угловую скорость, линейную скорость и центростремительное ускорение крайних точек. Затем найдите тормозной путь и модуль ускорения автомобиля, если он остановился за 10\,\text{с}. Колесо катится без проскальзывания; торможение равнозамедленное. Скорость и центростремительное ускорение точек колеса определяйте относительно его оси.
Показать разборСкрыть разбор
- R
- 30\,\text{см}=0{,}3\,\text{м}
- t_{\text{об}}
- 1\,\text{мин}=60\,\text{с}
- n
- 300
- t
- 10\,\text{с}
T - ?\nu - ?\omega - ?v - ?a_{\text{цс}} - ?S - ?a - ?
- T = \dfrac{t_{\text{об}}}{n}T = \dfrac{60\,\text{с}}{300}T = 0{,}2\,\text{с}
- \nu = \dfrac{n}{t_{\text{об}}} = \dfrac{1}{T}\nu = \dfrac{300}{60\,\text{с}}\nu = 5\,\text{Гц}
- \omega = 2\pi\nu\omega = 2\cdot 3{,}14\cdot 5\,\text{Гц}\omega = 31{,}4\,\tfrac{\text{рад}}{\text{с}}
- v = \dfrac{2\pi R}{T} = 2\pi R\nuv = 2\cdot 3{,}14\cdot 0{,}3\,\text{м}\cdot 5\,\text{Гц}v = 9{,}42\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- a_{\text{цс}} = \dfrac{v^{2}}{R}a_{\text{цс}} = \dfrac{9{,}42^{2}\,\tfrac{\text{м}^{2}}{\text{с}^{2}}}{0{,}3\,\text{м}}a_{\text{цс}} = 295{,}8\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
- S = \dfrac{v}{2}\cdot tS = \dfrac{9{,}42\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}}{2}\cdot 10\,\text{с}S = 47{,}1\,\text{м}
При равнозамедленном движении до остановки средняя скорость вдвое меньше начальной.
- a = \dfrac{v}{t}a = \dfrac{9{,}42\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}}{10\,\text{с}}a = 0{,}942\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
ОтветT = 0{,}2\,\text{с}\nu = 5\,\text{Гц}\omega = 31{,}4\,\tfrac{\text{рад}}{\text{с}}v = 9{,}42\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}a_{\text{цс}} = 295{,}8\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}S = 47{,}1\,\text{м}a = 0{,}942\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
Задача №6
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело брошено вертикально вверх со скоростью 40\,\text{м/с}. Через сколько времени оно вернется назад, какой максимальной высоты достигнет и на какой высоте будет через 2\,\text{с}?
Показать разборСкрыть разбор
- v_0
- 40\,\text{м/с}
- t_h
- 2\,\text{с}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
t - ?H - ?h - ?
- H = \dfrac{v_0^{2}}{2g}H = \dfrac{40^{2}\,\tfrac{\text{м}^{2}}{\text{с}^{2}}}{2\cdot 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}}H = 80\,\text{м}
- t_1 = \dfrac{v_0}{g}t_1 = \dfrac{40\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}}{10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}}t_1 = 4\,\text{с}
Подъём и спуск занимают одинаковое время, поэтому t_2 = t_1.
- t = t_1 + t_2 = 2t_1t = 2\cdot 4\,\text{с}t = 8\,\text{с}
- h = v_0 t_h - \dfrac{g t_h^{2}}{2}h = 40\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}\cdot 2\,\text{с} - \dfrac{10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}\cdot 2^{2}\,\text{с}^{2}}{2}h = 80\,\text{м} - 20\,\text{м} = 60\,\text{м}
Ответt = 8\,\text{с}H = 80\,\text{м}h = 60\,\text{м}
Задача №7
Кинематика: равномерное движениеВертолет пролетел на север 400\,\text{км}, повернул на 90^{\circ} и пролетел еще 300\,\text{км} на восток. Найдите путь и модуль перемещения.
Показать разборСкрыть разбор
- S_1
- 400\,\text{км}
- S_2
- 300\,\text{км}
\ell - ?S - ?
- \ell = S_1 + S_2\ell = 400\,\text{км} + 300\,\text{км}\ell = 700\,\text{км}
Путь - сумма длин обоих участков.
- S = \sqrt{S_1^{2} + S_2^{2}}S = \sqrt{400^{2} + 300^{2}}\,\text{км}S = 500\,\text{км}
Участки перпендикулярны, поэтому перемещение - гипотенуза.
Ответ\ell = 700\,\text{км}S = 500\,\text{км}
Задача №8
Кинематика: равномерное движениеСо станции вышел грузовой поезд со скоростью 60\,\text{км/ч}. Через полчаса в том же направлении вышла электричка со скоростью 90\,\text{км/ч}. Через сколько времени после выхода электрички и на каком расстоянии от станции она догонит поезд?
Показать разборСкрыть разбор
- v_1
- 60\,\text{км/ч}
- \Delta t
- 0{,}5\,\text{ч}
- v_2
- 90\,\text{км/ч}
t - ?S - ?
- x_1=v_1(t+\Delta t),\quad x_2=v_2t
Время t отсчитываем от отправления электрички. Грузовой поезд к этому моменту ехал уже полчаса.
- x_1=x_2\ \Rightarrow\ t=\dfrac{v_1\Delta t}{v_2-v_1}t = \dfrac{60\cdot0{,}5}{90-60}t = 1\,\text{ч}
- S=v_2tS = 90\cdot1S = 90\,\text{км}
Ответt=1\,\text{ч}S=90\,\text{км}
Задача №9
Кинематика: равноускоренное движениеАвтомобиль тормозит с ускорением 4\,\text{м/с}^{2} и останавливается за 6\,\text{с}. Определите тормозной путь и начальную скорость. Нарушал ли водитель ограничение 90\,\text{км/ч}?
Показать разборСкрыть разбор
- a
- 4\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
- t
- 6\,\text{с}
- v
- 0
S - ?v_0 - ?\text{вывод} - ?
- S = \dfrac{at^{2}}{2}S = \dfrac{4\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}\cdot 6^{2}\,\text{с}^{2}}{2}S = 72\,\text{м}
- v_0 = atv_0 = 4\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}\cdot 6\,\text{с}v_0 = 24\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}} = 86{,}4\,\tfrac{\text{км}}{\text{ч}}
- 86{,}4\,\tfrac{\text{км}}{\text{ч}} < 90\,\tfrac{\text{км}}{\text{ч}}\text{ограничение не нарушено}
ОтветS = 72\,\text{м}v_0 = 24\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}\text{не нарушал}
Задача №10
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело брошено со скоростью 40\,\text{м/с}. Требуется определить движение для броска с высоты 45\,\text{м} и с поверхности Земли, но направление начальной скорости не задано. Достаточно ли исходных данных для однозначного ответа?
Задача №11
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело свободно падает с высоты 125\,\text{м}. Через сколько времени и с какой скоростью оно упадет на Землю? Примите g=10\,\text{м/с}^{2}.
Показать разборСкрыть разбор
- h
- 125\,\text{м}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
t - ?v - ?
- h = \dfrac{gt^{2}}{2}\ \Rightarrow\ t = \sqrt{\dfrac{2h}{g}}t = \sqrt{\dfrac{2\cdot 125\,\text{м}}{10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}}}t = 5\,\text{с}
- v = gtv = 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}\cdot 5\,\text{с}v = 50\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Тот же результат даёт формула v = sqrt{2gh}.
Ответt = 5\,\text{с}v = 50\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Задача №12
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело брошено вверх со скоростью 30\,\text{м/с}. Через сколько времени оно будет на высоте 40\,\text{м}? Достигнет ли оно высоты 50\,\text{м}?
Показать разборСкрыть разбор
- v_0
- 30\,\text{м/с}
- h_1
- 40\,\text{м}
- h_2
- 50\,\text{м}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
t - ?h_2 = 50\,\text{м} - ?
- h = v_0 t - \dfrac{gt^{2}}{2}40 = 30t - \dfrac{10t^{2}}{2}5t^{2} - 30t + 40 = 0
- t^{2} - 6t + 8 = 0t_{1,2} = \dfrac{6 \pm \sqrt{36 - 32}}{2} = \dfrac{6 \pm 2}{2}t_1 = 2\,\text{с},\quad t_2 = 4\,\text{с}
Два корня: тело проходит эту высоту на подъёме и на спуске.
- 50 = 30t - \dfrac{10t^{2}}{2}t^{2} - 6t + 10 = 0,\quad D = 36 - 40 = -4D < 0
Дискриминант отрицателен, значит такой высоты тело не достигает.
Ответt = 2\,\text{с}\ \text{или}\ 4\,\text{с}\text{высота }50\,\text{м не достигается}
Задача №13
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело брошено с Земли под углом 60^{\circ} к горизонту со скоростью 40\,\text{м/с}. Определите дальность полета и максимальную высоту подъема.
Показать разборСкрыть разбор
- \alpha
- 60^{\circ}
- v_0
- 40\,\text{м/с}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
S - ?H - ?
- v_{0x} = v_0\cos\alphav_{0x} = 40\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}\cdot 0{,}5v_{0x} = 20\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- v_{0y} = v_0\sin\alphav_{0y} = 40\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}\cdot 0{,}866v_{0y} = 34{,}64\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- H = \dfrac{v_{0y}^{2}}{2g}H = \dfrac{34{,}64^{2}}{2\cdot 10}\,\text{м}H = 60\,\text{м}
- t_1 = \dfrac{v_{0y}}{g}t_1 = \dfrac{34{,}64}{10}\,\text{с}t_1 = 3{,}464\,\text{с}
- t = 2t_1t = 2\cdot 3{,}464\,\text{с}t = 6{,}928\,\text{с}
- S = v_{0x}\,tS = 20\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}\cdot 6{,}928\,\text{с}S = 138{,}6\,\text{м}
ОтветS = 138{,}6\,\text{м}H = 60\,\text{м}
Задача №14
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело брошено с высоты 45\,\text{м} под углом 30^{\circ} к горизонту со скоростью 40\,\text{м/с}. С какой скоростью оно упадет на Землю?
Задача №15
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиАэростат начинает подниматься с Земли из состояния покоя с ускорением 2\,\text{м/с}^{2}. Через 5\,\text{с} из него выпал камень. Через сколько времени после отделения и с какой скоростью камень упадет на Землю?
Задача №16
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело брошено горизонтально со скоростью 15\,\text{м/с} и упало на Землю через 2\,\text{с}. Определите высоту, дальность полета и скорость при падении.
Показать разборСкрыть разбор
- v_0
- 15\,\text{м/с}
- t
- 2\,\text{с}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
h - ?S - ?v - ?
- h = \dfrac{gt^{2}}{2}h = \dfrac{10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}\cdot 2^{2}\,\text{с}^{2}}{2}h = 20\,\text{м}
При горизонтальном броске начальная вертикальная скорость равна нулю.
- S = v_0 tS = 15\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}\cdot 2\,\text{с}S = 30\,\text{м}
- v_x = v_0,\quad v_y = gtv_y = 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}\cdot 2\,\text{с}v_y = 20\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- v = \sqrt{v_x^{2} + v_y^{2}}\sqrt{15^{2} + 20^{2}} = \sqrt{625}v = 25\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Ответh = 20\,\text{м}S = 30\,\text{м}v = 25\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Задача №17
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело брошено со скоростью 30\,\text{м/с} под углом к горизонту. Максимальная высота подъема равна 26{,}5\,\text{м}. Определите угол броска и дальность полета.
Показать разборСкрыть разбор
- v_0
- 30\,\text{м/с}
- H
- 26{,}5\,\text{м}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
\alpha - ?S - ?
- H = \dfrac{v_{0y}^{2}}{2g}\ \Rightarrow\ v_{0y} = \sqrt{2gH}v_{0y} = \sqrt{2\cdot 10\cdot 26{,}5}v_{0y} = 23\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- \sin\alpha = \dfrac{v_{0y}}{v_0}\sin\alpha = \dfrac{23}{30}\alpha = 0{,}7667\ \Rightarrow\ \alpha = 50^{\circ}
- v_{0x} = v_0\cos\alphav_{0x} = 30\cdot 0{,}642v_{0x} = 19{,}3\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- t = \dfrac{2v_{0y}}{g}t = \dfrac{2\cdot 23}{10}t = 4{,}6\,\text{с}
- S = v_{0x}\,tS = 19{,}3\cdot 4{,}6S = 88{,}6\,\text{м}
Ответ\alpha = 50^{\circ}S = 88{,}6\,\text{м}
Задача №18
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиАвтомобиль движется со скоростью 90\,\text{км/ч}. Диаметр колеса 60\,\text{см}. Определите период, частоту, угловую скорость и центростремительное ускорение крайних точек колеса. Автомобиль останавливается за 5\,\text{с}: найдите тормозной путь и число оборотов за время торможения. Колесо катится без проскальзывания, торможение равнозамедленное. Характеристики вращения определяйте относительно оси колеса.
Задача №19
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиС какой высоты падало тело, если за последнюю секунду падения оно пролетело: а) 25\,\text{м}, б) 40\,\text{м}? Тело отпущено без начальной скорости, сопротивлением воздуха пренебречь.
Задача №20
Кинематика: равномерное движениеТурист прошел 5\,\text{км} на север, затем еще 12\,\text{км} в неизвестном направлении. Определите путь и возможный диапазон модуля перемещения.
Задача №21
Кинематика: равномерное движениеРасстояние между пристанями 60\,\text{км}. Скорость течения 5\,\text{км/ч}, скорость катера относительно воды 15\,\text{км/ч}. Сколько времени займет путь туда и обратно?
Показать разборСкрыть разбор
- S
- 60\,\text{км}
- v_{\text{т}}
- 5\,\text{км/ч}
- v_{\text{к}}
- 15\,\text{км/ч}
t - ?
- t = \dfrac{S}{v_{\text{к}} + v_{\text{т}}} + \dfrac{S}{v_{\text{к}} - v_{\text{т}}}
По течению скорости складываются, против течения - вычитаются.
- t = \dfrac{60}{15 + 5} + \dfrac{60}{15 - 5}t = 3\,\text{ч} + 6\,\text{ч}t = 9\,\text{ч}
Ответt = 9\,\text{ч}
Задача №22
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиАвтомобиль движется по повороту радиусом 160\,\text{м}. Какова его скорость, если центростремительное ускорение равно 2{,}5\,\text{м/с}^{2}?
Показать разборСкрыть разбор
- R
- 160\,\text{м}
- a_{\text{цс}}
- 2{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
v - ?
- a_{\text{цс}} = \dfrac{v^{2}}{R}\ \Rightarrow\ v = \sqrt{a_{\text{цс}}R}\sqrt{2{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}\cdot 160\,\text{м}} = \sqrt{400\,\tfrac{\text{м}^{2}}{\text{с}^{2}}}v = 20\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Ответv = 20\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Задача №23
Кинематика: равноускоренное движениеТело движется прямолинейно без изменения направления с начальной скоростью 10\,\text{м/с} и постоянным ускорением. За 5\,\text{с} оно проходит 40\,\text{м}. Найдите проекцию ускорения на ось, направленную по начальной скорости.
Показать разборСкрыть разбор
- v_0
- 10\,\text{м/с}
- t
- 5\,\text{с}
- S
- 40\,\text{м}
a_x - ?
- S = v_0 t + \dfrac{a_x t^{2}}{2}\ \Rightarrow\ 2S = 2v_0 t + a_x t^{2}
Умножаем на два, чтобы избавиться от дроби.
- a_x = \dfrac{2S - 2v_0 t}{t^{2}}\dfrac{2\cdot 40 - 2\cdot 10\cdot 5}{5^{2}} = \dfrac{80 - 100}{25}a_x = -0{,}8\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
Проекция отрицательна: ускорение направлено против начальной скорости. К концу интервала скорость равна 6 м/с, направление движения не меняется.
Ответa_x=-0{,}8\,\text{м/с}^{2}
Задача №24
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиБегун движется по кругу радиусом 20\,\text{м}. Чему равны путь и модуль перемещения после 1{,}5 круга?
Показать разборСкрыть разбор
- R
- 20\,\text{м}
- n
- 1{,}5
\ell - ?S - ?
- \ell = n\cdot 2\pi R\ell = 1{,}5\cdot 2\cdot 3{,}14\cdot 20\,\text{м}\ell = 188{,}5\,\text{м}
- S = 2RS = 2\cdot 20\,\text{м}S = 40\,\text{м}
После полутора кругов бегун оказывается в диаметрально противоположной точке.
Ответ\ell = 188{,}5\,\text{м}S = 40\,\text{м}
Задача №25
Кинематика: равномерное движениеПешеход прошел 300\,\text{м} со скоростью 1{,}5\,\text{м/с}, затем еще 2\,\text{мин} двигался со скоростью 2{,}5\,\text{м/с}. Определите среднюю скорость на всем пути.
Показать разборСкрыть разбор
- S_1
- 300\,\text{м}
- v_1
- 1{,}5\,\text{м/с}
- t_2
- 2\,\text{мин}=120\,\text{с}
- v_2
- 2{,}5\,\text{м/с}
v_{\text{ср}} - ?
- t_1 = \dfrac{S_1}{v_1}t_1 = \dfrac{300}{1{,}5}t_1 = 200\,\text{с}
- S_2 = v_2 t_2S_2 = 2{,}5\cdot 120S_2 = 300\,\text{м}
- v_{\text{ср}} = \dfrac{S_1 + S_2}{t_1 + t_2}\dfrac{300 + 300}{200 + 120} = \dfrac{600}{320}v_{\text{ср}} = 1{,}875\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Средняя скорость - это весь путь, делённый на всё время, а не среднее скоростей.
Ответv_{\text{ср}} = 1{,}875\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Задача №26
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело брошено под углом 60^{\circ} к горизонту и поднялось на высоту 34\,\text{м}. Определите начальную скорость и дальность полета.
Показать разборСкрыть разбор
- \alpha
- 60^{\circ}
- H
- 34\,\text{м}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
v_0 - ?S - ?
- H = \dfrac{v_{0y}^{2}}{2g}\ \Rightarrow\ v_{0y} = \sqrt{2gH}v_{0y} = \sqrt{2\cdot 10\cdot 34}v_{0y} = 26\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Высота подъёма зависит только от вертикальной составляющей скорости.
- v_{0y} = v_0\sin\alpha\ \Rightarrow\ v_0 = \dfrac{v_{0y}}{\sin\alpha}\dfrac{26}{\sin 60^{\circ}} = \dfrac{26}{0{,}866}v_0 = 30\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- v_{0x} = v_0\cos\alphav_{0x} = 30\cdot 0{,}5v_{0x} = 15\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- t = \dfrac{2v_{0y}}{g}t = \dfrac{2\cdot 26}{10}t = 5{,}2\,\text{с}
- S = v_{0x}\,tS = 15\cdot 5{,}2S = 78\,\text{м}
Ответv_0 = 30\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}S = 78\,\text{м}
Задача №27
Кинематика: равномерное движениеКакое расстояние пролетит самолет за 15\,\text{мин}, если его скорость равна 900\,\text{км/ч}?
Показать разборСкрыть разбор
- t
- 15\,\text{мин}=900\,\text{с}
- v
- 900\,\text{км/ч}=250\,\text{м/с}
S - ?
- S = vtS = 250\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}\cdot 900\,\text{с}S = 225\,000\,\text{м} = 225\,\text{км}
ОтветS = 225\,\text{км}
Задача №28
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело брошено горизонтально с высоты 20\,\text{м} и пролетело по горизонтали 30\,\text{м}. Определите скорость при падении на Землю.
Показать разборСкрыть разбор
- h
- 20\,\text{м}
- S
- 30\,\text{м}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
v - ?
- h = \dfrac{gt^{2}}{2}\ \Rightarrow\ t = \sqrt{\dfrac{2h}{g}}t = \sqrt{\dfrac{2\cdot 20}{10}}t = 2\,\text{с}
Начальная вертикальная скорость при горизонтальном броске равна нулю.
- v_y = gtv_y = 10\cdot 2v_y = 20\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- v_x = v_{0x} = \dfrac{S}{t}v_x = \dfrac{30}{2}v_x = 15\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- v = \sqrt{v_x^{2} + v_y^{2}}v = \sqrt{15^{2} + 20^{2}}v = 25\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Ответv = 25\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Задача №29
Кинематика: равноускоренное движениеНа пути 30\,\text{м} автомобиль изменил скорость с 72\,\text{км/ч} до 36\,\text{км/ч}. Определите ускорение.
Показать разборСкрыть разбор
- S
- 30\,\text{м}
- v_0
- 72\,\text{км/ч}=20\,\text{м/с}
- v
- 36\,\text{км/ч}=10\,\text{м/с}
a_x - ?
- S = \dfrac{v^{2} - v_0^{2}}{2a_x}\ \Rightarrow\ a_x = \dfrac{v^{2} - v_0^{2}}{2S}
Формула без времени связывает скорости и путь напрямую.
- a_x = \dfrac{v^{2} - v_0^{2}}{2S}\dfrac{10^{2} - 20^{2}}{2\cdot 30} = \dfrac{100 - 400}{60}a_x = -5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
Знак минус означает торможение; модуль ускорения равен 5 м/с².
Ответa_x = -5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
Задача №30
Кинематика: равноускоренное движениеПри равноускоренном движении с ускорением 1{,}5\,\text{м/с}^{2} тело прошло 87\,\text{м} за 6\,\text{с}. Какова начальная скорость?
Показать разборСкрыть разбор
- a
- 1{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
- S
- 87\,\text{м}
- t
- 6\,\text{с}
v_0 - ?
- S = v_0 t \pm \dfrac{at^{2}}{2}\ \Rightarrow\ v_0 = \dfrac{2S \mp at^{2}}{2t}
Знак зависит от того, разгоняется тело или тормозит.
- v_{0} = \dfrac{2S - at^{2}}{2t}\dfrac{2\cdot 87 - 1{,}5\cdot 6^{2}}{2\cdot 6} = \dfrac{174 - 54}{12}v_0 = 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Разгон: ускорение направлено по движению - этот случай и подразумевается в условии.
- v_{0} = \dfrac{2S + at^{2}}{2t}v_{0} = \dfrac{174 + 54}{12}v_{0} = 19\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Для сравнения: столько было бы при торможении с тем же модулем ускорения.
Ответv_0 = 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Задача №31
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело, брошенное под углом 45^{\circ} к горизонту, пролетело по горизонтали 22{,}5\,\text{м}. Определите начальную скорость и максимальную высоту.
Показать разборСкрыть разбор
- \alpha
- 45^{\circ}
- S
- 22{,}5\,\text{м}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
v_0 - ?H - ?
- S = v_{0x}t = v_{0x}\cdot\dfrac{2v_{0y}}{g} = \dfrac{2v_{0y}^{2}}{g}
При угле 45° горизонтальная и вертикальная составляющие равны.
- v_{0y} = \sqrt{\dfrac{Sg}{2}}\sqrt{\dfrac{22{,}5\cdot 10}{2}} = \sqrt{112{,}5}v_{0y} = 10{,}6\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- v_0 = \dfrac{v_{0y}}{\sin\alpha}v_0 = \dfrac{10{,}6}{\sin 45^{\circ}}v_0 = 15\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- H = \dfrac{v_{0y}^{2}}{2g}H = \dfrac{112{,}5}{2\cdot 10}H = 5{,}625\,\text{м}
Ответv_0 = 15\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}H = 5{,}625\,\text{м}
Задача №32
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело брошено горизонтально и упало через 4\,\text{с}, пролетев по горизонтали 120\,\text{м}. Определите высоту, начальную горизонтальную скорость и скорость падения.
Показать разборСкрыть разбор
- t
- 4\,\text{с}
- S
- 120\,\text{м}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
h - ?v_{0x} - ?v - ?
- h = \dfrac{gt^{2}}{2}h = \dfrac{10\cdot 4^{2}}{2}h = 80\,\text{м}
- v_x = v_{0x} = \dfrac{S}{t}v_x = \dfrac{120}{4}v_{0x} = 30\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- v_y = gtv_y = 10\cdot 4v_y = 40\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- v = \sqrt{v_x^{2} + v_y^{2}}v = \sqrt{30^{2} + 40^{2}}v = 50\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Ответh = 80\,\text{м}v_{0x} = 30\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}v = 50\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
Задача №33
Кинематика: свободное падение и движение по окружностиТело, брошенное под углом 45^{\circ} к горизонту, упало на Землю через 5\,\text{с}. Определите начальную скорость, дальность полета и максимальную высоту.
Показать разборСкрыть разбор
- \alpha
- 45^{\circ}
- t
- 5\,\text{с}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
v_0 - ?S - ?H - ?
- t = 2t_1\ \Rightarrow\ t_1 = \dfrac{t}{2}t_1 = \dfrac{5}{2}t_1 = 2{,}5\,\text{с}
- v_{0y} = g t_1 = v_{0x}v_{0y} = 10\cdot 2{,}5v_{0y} = 25\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
При 45° составляющие равны.
- S = v_{0x}\,tS = 25\cdot 5S = 125\,\text{м}
- v_0 = \dfrac{v_{0y}}{\sin\alpha}v_0 = \dfrac{25}{\sin 45^{\circ}}v_0 = 35{,}36\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
- H = \dfrac{v_{0y}^{2}}{2g}H = \dfrac{25^{2}}{2\cdot 10}H = 31{,}25\,\text{м}
Ответv_0 = 35{,}36\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}S = 125\,\text{м}H = 31{,}25\,\text{м}
Задача №34
Кинематика: равноускоренное движениеТело имеет начальную скорость 10\,\text{м/с} и ускорение 0{,}5\,\text{м/с}^{2}. За какое время оно пройдет 44\,\text{м}?
Показать разборСкрыть разбор
- v_0
- 10\,\text{м/с}
- a
- 0{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
- S
- 44\,\text{м}
t - ?
- S = v_0 t + \dfrac{a_x t^{2}}{2}\ \Rightarrow\ a_x t^{2} + 2v_0 t - 2S = 0
Приводим к обычному квадратному уравнению относительно времени.
- t_{1,2} = \dfrac{-2v_0 \pm \sqrt{4v_0^{2} + 8a_x S}}{2a_x}\dfrac{-20 \pm \sqrt{400 + 176}}{2\cdot 0{,}5} = \dfrac{-20 + 24}{1}t = 4\,\text{с}
Отрицательный корень отбрасываем: время не может быть меньше нуля.
Ответt = 4\,\text{с}
Задача №129
Скорость и равномерное движениеВелосипедист равномерно движется со скоростью 4 м/с в течение 30 с. Найдите пройденный путь.
Показать разборСкрыть разбор
- v
- 4\,\text{м/с}
- t
- 30\,\text{с}
S - ?
- S=vtS=4 \cdot 30S=120\,\text{м}
При равномерном движении путь равен произведению скорости и времени.
Ответ120\,\text{м}
Задача №130
Скорость и равномерное движениеВелосипедист равномерно движется со скоростью 6 м/с в течение 40 с. Найдите пройденный путь.
Показать разборСкрыть разбор
- v
- 6\,\text{м/с}
- t
- 40\,\text{с}
S - ?
- S=vtS=6 \cdot 40S=240\,\text{м}
При равномерном движении путь равен произведению скорости и времени.
Ответ240\,\text{м}
Задача №131
Скорость и равномерное движениеТурист прошёл 300 м на восток, затем 100 м на запад. Весь путь занял 200 с. Найдите среднюю путевую скорость.
Показать разборСкрыть разбор
- a
- 300\,\text{м}
- b
- 100\,\text{м}
- t
- 200\,\text{с}
v - ?
- S=a+bS=300 + 100S=400\,\text{м}
Путь складываем независимо от направления движения.
- v=\frac{S}{t}v=\frac{400}{200}v=2\,\text{м/с}
Средняя путевая скорость использует весь путь, а не перемещение.
Ответ2\,\text{м/с}
Задача №132
Скорость и равномерное движениеТурист прошёл 450 м на восток, затем 150 м на запад. Весь путь занял 240 с. Найдите среднюю путевую скорость.
Показать разборСкрыть разбор
- a
- 450\,\text{м}
- b
- 150\,\text{м}
- t
- 240\,\text{с}
v - ?
- S=a+bS=450 + 150S=600\,\text{м}
Путь складываем независимо от направления движения.
- v=\frac{S}{t}v=\frac{600}{240}v=2{,}5\,\text{м/с}
Средняя путевая скорость использует весь путь, а не перемещение.
Ответ2{,}5\,\text{м/с}
Задача №133
Скорость и равномерное движениеТурист прошёл 240 м со скоростью 2 м/с, отдыхал 60 с и прошёл ещё 360 м со скоростью 3 м/с. Найдите среднюю скорость за всё время.
Показать разборСкрыть разбор
- a
- 240\,\text{м}
- b
- 360\,\text{м}
- v_1
- 2\,\text{м/с}
- v_2
- 3\,\text{м/с}
- t_0
- 60\,\text{с}
v - ?
- t_1=\frac{a}{v_1}t_1=\frac{240}{2}t_1=120\,\text{с}
Находим время первого участка.
- t_2=\frac{b}{v_2}t_2=\frac{360}{3}t_2=120\,\text{с}
Находим время второго участка.
- T=t_1+t_0+t_2T=120 + 60 + 120T=300\,\text{с}
Остановка входит в общее время.
- v=\frac{a+b}{T}v=\frac{(240 + 360)}{300}v=2\,\text{м/с}
Делим суммарный путь на полное время.
Ответ2\,\text{м/с}
Задача №134
Скорость и равномерное движениеТурист прошёл 360 м со скоростью 3 м/с, отдыхал 60 с и прошёл ещё 540 м со скоростью 4{,}5 м/с. Найдите среднюю скорость за всё время.
Показать разборСкрыть разбор
- a
- 360\,\text{м}
- b
- 540\,\text{м}
- v_1
- 3\,\text{м/с}
- v_2
- 4{,}5\,\text{м/с}
- t_0
- 60\,\text{с}
v - ?
- t_1=\frac{a}{v_1}t_1=\frac{360}{3}t_1=120\,\text{с}
Находим время первого участка.
- t_2=\frac{b}{v_2}t_2=\frac{540}{4{,}5}t_2=120\,\text{с}
Находим время второго участка.
- T=t_1+t_0+t_2T=120 + 60 + 120T=300\,\text{с}
Остановка входит в общее время.
- v=\frac{a+b}{T}v=\frac{(360 + 540)}{300}v=3\,\text{м/с}
Делим суммарный путь на полное время.
Ответ3\,\text{м/с}
Задача №135
Равноускоренное движениеТело движется с начальной скоростью 2 м/с и постоянным ускорением 3 м/с² в том же направлении. Найдите скорость через 4 с.
Показать разборСкрыть разбор
- v_0
- 2\,\text{м/с}
- a
- 3\,\text{м/с}^{2}
- t
- 4\,\text{с}
v - ?
- v=v_0+atv=2 + 3 \cdot 4v=14\,\text{м/с}
Ускорение и начальная скорость сонаправлены.
Ответ14\,\text{м/с}
Задача №136
Равноускоренное движениеТело движется с начальной скоростью 4 м/с и постоянным ускорением 2 м/с² в том же направлении. Найдите скорость через 5 с.
Показать разборСкрыть разбор
- v_0
- 4\,\text{м/с}
- a
- 2\,\text{м/с}^{2}
- t
- 5\,\text{с}
v - ?
- v=v_0+atv=4 + 2 \cdot 5v=14\,\text{м/с}
Ускорение и начальная скорость сонаправлены.
Ответ14\,\text{м/с}
Задача №137
Равноускоренное движениеСкорость автомобиля за 8 с равномерно выросла с 4 до 20 м/с. Найдите путь.
Показать разборСкрыть разбор
- t
- 8\,\text{с}
- v_0
- 4\,\text{м/с}
- v
- 20\,\text{м/с}
S - ?
- v_{\text{ср}}=\frac{v_0+v}{2}v_{\text{ср}}=\frac{(4 + 20)}{2}v_{\text{ср}}=12\,\text{м/с}
При постоянном ускорении средняя скорость равна полусумме крайних.
- S=v_{\text{ср}}tS=12 \cdot 8S=96\,\text{м}
Умножаем среднюю скорость на время.
Ответ96\,\text{м}
Задача №138
Равноускоренное движениеСкорость автомобиля за 10 с равномерно выросла с 6 до 24 м/с. Найдите путь.
Показать разборСкрыть разбор
- t
- 10\,\text{с}
- v_0
- 6\,\text{м/с}
- v
- 24\,\text{м/с}
S - ?
- v_{\text{ср}}=\frac{v_0+v}{2}v_{\text{ср}}=\frac{(6 + 24)}{2}v_{\text{ср}}=15\,\text{м/с}
При постоянном ускорении средняя скорость равна полусумме крайних.
- S=v_{\text{ср}}tS=15 \cdot 10S=150\,\text{м}
Умножаем среднюю скорость на время.
Ответ150\,\text{м}
Задача №139
Равноускоренное движениеАвтомобиль едет со скоростью 20 м/с. Водитель реагирует 0{,}5 с, затем автомобиль тормозит с постоянным по модулю ускорением 5 м/с² до остановки. Найдите полный остановочный путь.
Показать разборСкрыть разбор
- v
- 20\,\text{м/с}
- t
- 0{,}5\,\text{с}
- a
- 5\,\text{м/с}^{2}
S - ?
- S_1=vtS_1=20 \cdot 0{,}5S_1=10\,\text{м}
Во время реакции скорость ещё постоянна.
- S_2=\frac{v^2}{2a}S_2=\frac{{20}^{2}}{(2 \cdot 5)}S_2=40\,\text{м}
Тормозной путь выводится из зависимости скорости от перемещения.
- S=S_1+S_2S=10 + 40S=50\,\text{м}
Полный путь включает оба этапа.
Ответ50\,\text{м}
Задача №140
Равноускоренное движениеАвтомобиль едет со скоростью 30 м/с. Водитель реагирует 0{,}6 с, затем автомобиль тормозит с постоянным по модулю ускорением 6 м/с² до остановки. Найдите полный остановочный путь.
Показать разборСкрыть разбор
- v
- 30\,\text{м/с}
- t
- 0{,}6\,\text{с}
- a
- 6\,\text{м/с}^{2}
S - ?
- S_1=vtS_1=30 \cdot 0{,}6S_1=18\,\text{м}
Во время реакции скорость ещё постоянна.
- S_2=\frac{v^2}{2a}S_2=\frac{{30}^{2}}{(2 \cdot 6)}S_2=75\,\text{м}
Тормозной путь выводится из зависимости скорости от перемещения.
- S=S_1+S_2S=18 + 75S=93\,\text{м}
Полный путь включает оба этапа.
Ответ93\,\text{м}
Задача №141
Свободное падение и движение по окружностиТело отпущено без начальной скорости и падает 3 с. Найдите скорость перед ударом; g = 10 м/с², сопротивления воздуха нет.
Показать разборСкрыть разбор
- t
- 3\,\text{с}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
v - ?
- v=gtv=10 \cdot 3v=30\,\text{м/с}
Начальная скорость равна нулю.
Ответ30\,\text{м/с}
Задача №142
Свободное падение и движение по окружностиТело отпущено без начальной скорости и падает 4 с. Найдите скорость перед ударом; g = 10 м/с², сопротивления воздуха нет.
Показать разборСкрыть разбор
- t
- 4\,\text{с}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
v - ?
- v=gtv=10 \cdot 4v=40\,\text{м/с}
Начальная скорость равна нулю.
Ответ40\,\text{м/с}
Задача №143
Свободное падение и движение по окружностиТело падает без начальной скорости с высоты 45 м. Найдите время падения при g = 10 м/с². Сопротивлением воздуха пренебречь.
Показать разборСкрыть разбор
- h
- 45\,\text{м}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
t - ?
- t^2=\frac{2h}{g}t^2=\frac{2 \cdot 45}{10}t^2=9\,\text{с}^{2}
Выражаем квадрат времени из закона пути.
- t=\sqrt{\frac{2h}{g}}t=\sqrt{9}t=3\,\text{с}
Выбираем положительное время.
Ответ3\,\text{с}
Задача №144
Свободное падение и движение по окружностиТело падает без начальной скорости с высоты 80 м. Найдите время падения при g = 10 м/с². Сопротивлением воздуха пренебречь.
Показать разборСкрыть разбор
- h
- 80\,\text{м}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
t - ?
- t^2=\frac{2h}{g}t^2=\frac{2 \cdot 80}{10}t^2=16\,\text{с}^{2}
Выражаем квадрат времени из закона пути.
- t=\sqrt{\frac{2h}{g}}t=\sqrt{16}t=4\,\text{с}
Выбираем положительное время.
Ответ4\,\text{с}
Задача №145
Свободное падение и движение по окружностиТело брошено горизонтально со скоростью 15 м/с с высоты 20 м. Найдите модуль скорости при падении на землю. g = 10 м/с², сопротивления воздуха нет.
Показать разборСкрыть разбор
- v
- 15\,\text{м/с}
- h
- 20\,\text{м}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
V - ?
- t=\sqrt{\frac{2h}{g}}t=\sqrt{\frac{2 \cdot 20}{10}}t=2\,\text{с}
Вертикальное движение определяет время полёта.
- v_y=gtv_y=10 \cdot 2v_y=20\,\text{м/с}
Вертикальная скорость увеличивается, горизонтальная постоянна.
- V=\sqrt{v_x^2+v_y^2}V=\sqrt{{15}^{2} + {20}^{2}}V=25\,\text{м/с}
Складываем перпендикулярные составляющие по теореме Пифагора.
Ответ25\,\text{м/с}
Задача №146
Свободное падение и движение по окружностиТело брошено горизонтально со скоростью 24 м/с с высоты 12{,}8 м. Найдите модуль скорости при падении на землю. g = 10 м/с², сопротивления воздуха нет.
Показать разборСкрыть разбор
- v
- 24\,\text{м/с}
- h
- 12{,}8\,\text{м}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
V - ?
- t=\sqrt{\frac{2h}{g}}t=\sqrt{\frac{2 \cdot 12{,}8}{10}}t=1{,}6\,\text{с}
Вертикальное движение определяет время полёта.
- v_y=gtv_y=10 \cdot 1{,}6v_y=16\,\text{м/с}
Вертикальная скорость увеличивается, горизонтальная постоянна.
- V=\sqrt{v_x^2+v_y^2}V=\sqrt{{24}^{2} + {16}^{2}}V=28{,}8444\,\text{м/с}
Складываем перпендикулярные составляющие по теореме Пифагора.
Ответ28{,}8444\,\text{м/с}
Теория по этим задачам
Разберитесь в теме, если задача не поддаётся.
Формулы по теме
Обозначения и единицы измерения ищите в справочнике.