Фізика. Повторне видання. 7 клас. Бар’яхтар

Підбиваємо підсумки розділу 4. «Механічна робота та енергія»

1. У розділі 4 ви дізналися про механічну роботу, механічну енергію і потужність.

2. Ви навчилися розрізняти кінетичну і потенціальну енергії та дізналися про повну механічну енергію.

3. Ви ознайомились із законом збереження і перетворення механічної енергії та дізнались, як змінюється механічна енергія, якщо існує тертя:

4. Ви ознайомилися з простими механізмами.

5. Ви з’ясували, що жоден простий механізм не дає виграшу в роботі, та ознайомилися з фізичною величиною — коефіцієнтом корисної дії механізму.

Використання простих механізмів для підйому тіл

Завдання для самоперевірки до розділу 4. «Механічна робота та енергія»

Вважайте, що g = 10 Н/кг.

У завданнях 1-9 виберіть одну правильну відповідь.

1. (1 бал) За відомими силою тяги літака та шляхом, який подолав літак у напрямку дії цієї сили, можна визначити:

  • а) швидкість руху літака;
  • б) потужність, яку розвиває сила тяги літака;
  • в) роботу сили тяги літака;
  • г) час руху літака.

2. (1 бал) Автомобіль рухається горизонтальною ділянкою дороги з певною швидкістю. Зі збільшенням швидкості руху автомобіля в 2 рази:

  • а) кінетична енергія автомобіля збільшується в 4 рази;
  • б) потенціальна енергія автомобіля збільшується в 4 рази;
  • в) ККД двигуна автомобіля збільшується в 2 рази;
  • г) кінетична енергія автомобіля збільшується в 2 рази.

3. (1 бал) Якщо потужність механізму дорівнює 100 Вт, то цей механізм:

  • а) за 100 с виконує роботу 1 Дж;
  • б) за 10 с виконує роботу 10 Дж;
  • в) за 1 с виконує роботу 0,01 Дж;
  • г) за 1 с виконує роботу 100 Дж.

4. (1 бал) Рухомий блок застосовують:

  • а) для виграшу в силі або у відстані;
  • б) лише для виграшу в силі;
  • в) для виграшу в роботі;
  • г) для зміни напрямку сили.

5. (1 бал) Якщо використання простого механізму дає виграш у силі в 6 разів, то за ідеальних умов він дає:

  • а) програш у відстані в 6 разів;
  • б) виграш у відстані в 6 разів;
  • в) програш у відстані в 36 разів;
  • г) виграш у відстані в 36 разів.

6. (2 бали) Яку роботу треба виконати, щоб витягти відро з водою із колодязя завглибшки 12 м? Маса відра з водою дорівнює 8 кг.

  • а) 1,5 Дж;
  • б) 15 Дж;
  • в) 96 Дж;
  • г) 960 Дж.

7. (2 бали) Якою є потужність двигуна, якщо за 4 хв він виконує роботу 12 кДж?

  • а) 50 Вт;
  • б) 500 Вт;
  • в) 3 кВт;
  • г) 12 кВт.

8. (2 бали) Кран підняв вантаж вагою 24 кН, виконавши при цьому роботу 360 кДж. На яку висоту було піднято вантаж?

  • а) 15 см;
  • б) 1,5 м;
  • в) 15 м;
  • г) 21,6 м.

9. (2 бали) За який час двигун потужністю 100 Вт виконає роботу 2 кДж?

  • а) 0,05 с;
  • б) 20 с;
  • в) 50 с;
  • г) 200 с.

10. (3 бали) Кит, плаваючи під водою зі швидкістю 18 км/год, розвиває потужність 150 кВт. Визначте силу опору води.

11. (3 бали) Загальна маса двох вантажів (рис. 1) дорівнює 25 кг. Якою є маса кожного вантажу, якщо важіль перебуває в рівновазі?

12. (3 бали) Яку силу треба прикласти до вільного кінця шнура (рис. 2), щоб рівномірно піднімати вантаж масою 12 кг? На яку висоту підніметься вантаж, якщо точка A переміститься на 20 см? Масою блоків і силою тертя знехтуйте.

Рис. 1

Рис. 2

13. (3 бали) За допомогою підйомника автомобіль масою 2 т підняли на висоту 2 м. Визначте виконану при цьому роботу, якщо ККД підйомника становить 80 %.

14. (3 бали) За допомогою нерухомого блока піднімають вантаж, прикладаючи силу 1,6 кН. Якою є маса вантажу, якщо ККД блока становить 80 %?

15. (4 бали) Довге плече важеля в 3 рази більше за коротке. Щоб нею підняти вантаж масою 60 кг, підвішений до короткого плеча важеля, до довгого плеча приклали силу 250 Н. Визначте ККД важеля.

16. (4 бали) ККД похилої площини становить 70 %. Щоб підняти вантаж масою 14 кг, необхідно прикласти силу 60 Н. Якою є довжина похилої площини, якщо її висота дорівнює 30 см?

17. (4 бали) За допомогою рухомого блока піднімають вантаж масою 40 кг, а вільний кінець мотузки тягнуть із силою 300 Н. Визначте ККД рухомого блока.

18. (4 бали) М’яч масою 0,5 кг підкидають вертикально вгору з початковою швидкістю 20 м/с. Знайдіть потенціальну і кінетичну енергії м’яча в той момент, коли швидкість його руху зменшиться в 2 рази. Опір повітря не враховуйте.

19. (4 бали) Тіло масою 5 кг розташоване на горизонтальній площині. Тіло почало рухатися в напрямку рівнодійної і, подолавши шлях 10 м, набуло швидкості руху 10 м/с. Визначте рівнодійну сил, що діють на тіло.

Звірте ваші відповіді на завдання з наведеними наприкінці підручника. Позначте завдання, які ви виконали правильно, і полічіть суму балів. Потім цю суму поділіть на три. Одержане число відповідатиме рівню ваших навчальних досягнень.

Щоб виконати тренувальні тестові завдання з комп’ютерною перевіркою, скористайтеся інтернет-підтримкою.

Навіщо свідомо знищувати автомобілі

Народна мудрість говорить: «Знав би, де впадеш, соломки підстелив би». Здебільшого цей вираз використовують у переносному значенні, проте й буквальне його значення є правильним з точки зору фізики. «Соломка», на яку м’якше падати, — це спортивні мати у фізкультурному залі, купа порожніх картонних ящиків для страхування каскадерів та інші прості засоби захисту людини від ушкоджень під час імовірного падіння. А як згадану народну мудрість використовують інженери?

Якщо тіло під час руху зіткнеться з перешкодою, то відбудеться деформація тіла та перешкоди. У випадку якщо таким тілом є, наприклад, морозиво, яке впало на підлогу, то, погодьтеся, лихо є невеликим. А от якщо автомобіль зіштовхнеться з іншим автомобілем або з бетонною огорожею, то це може стати трагедією.

Зрозуміло, що конструктори автомобілів не можуть повністю запобігти аваріям, проте вони намагаються зробити так, щоб їхні наслідки були якомога меншими.

Для цього автомобілі конструюють таким чином, щоб деформації зазнавала тільки його передня (задня) частина, а салон був якнайкраще захищений від зминання. Перевірку своїх ідей інженери здійснюють за допомогою так званих краш-тестів. Для проведення такого тесту абсолютно новий автомобіль оснащують величезною кількістю датчиків, у салоні розміщують манекени, які теж мають датчики. Після цього автомобіль розганяють до швидкості 40-60 км/год і спрямовують на перешкоду.

І зовсім не шкода свідомо знищувати новенький автомобіль, адже дані, отримані в результаті таких випробувань, дозволяють зберегти десятки людських життів. Обсяг даних, здобутих завдяки краш-тестам, є величезним.

На схемі наведено графік залежності кінетичної енергії автомобіля й енергії деформації від часу. Відлік часу починається в момент зіткнення автомобіля зі стіною. Уважні учні, напевно, помітять: якщо додати значення енергії деформації й кінетичної енергії за швидкості, скажімо, 40 м/с, то сума буде трохи меншою, ніж початкова кінетична енергія. Це пов’язане з тим, що вихідна кінетична енергія перетвориться й на інші види енергії, які не показані на графіку.

Результати краш-тесту: залежність кінетичної енергії (суцільна лінія) і енергії деформації (штрихова лінія) від часу випробовування.

Нуль на графіку позначає удар автомобіля об стіну

Теми рефератів і повідомлень

  • 1. Важелі в живій природі.
  • 2. Використання простих механізмів: історія і сучасність.
  • 3. Прості механізми навколо нас.
  • 4. Прості механізми у винаходах Леонардо да Вінчі.
  • 5. Прості механізми в сучасних технічних пристроях.
  • 6. Історія відкриття закону збереження та перетворення енергії.
  • 7. Видатний український учений-механік С. П. Тимошенко.
  • 8. Використання енергії води і вітру.
  • 9. Потужність і габарити найпотужніших двигунів автомобілів, суден, літаків і ракет.
  • 10. Важелі в нашому организмі.
  • 11. Чи зміг би Архімед зрушити Землю?
  • 12. Блоки та поліспасти на яхтах і вітрильниках.
  • 13. Старовинні бойові катапульти.

Теми експериментальних досліджень

  • 1. Визначення потужності, яку розвивають школярі на уроках фізкультури.
  • 2. Визначення ККД велосипеда під час нерівномірного руху.
  • 3. Виготовлення поліспаста з підручних засобів і визначення його ККД.
  • 4. Виготовлення пристрою, який працює на енергії падіння води. Оцінювання його ККД.
  • 5. Визначення силових характеристик м’язів плеча під час підйому важкого портфеля.
  • 6. Вимірювання потужності струменя води, що тече з крана під час умивання.

Теми навчальних проєктів

  • 1. Важелі в живій природі. Біомеханіка людини.
  • 2. Використання енергії річок: від водяного колеса для поливу до гідротурбіни.
  • 3. Військова техніка античності: катапульта, таран тощо.
  • 4. Прості механізми в побуті наших прадідів — у сучасних побутових пристроях та іграшках.
  • 5. Визначення виграшу в силі, який можна отримати за допомогою найпростіших пристроїв (ножиці, гайковий ключ, блок, поліспаст тощо).
ГДЗ до підручника можна знайти тут.