Page 8 - Zrozumieć fizykę maturalne karty pracy

2. Ruch i siy 2. Ruch i siy

Przykad
Pawe i Gawe umie cili na wózku wiaderko o rednicy d = 30 cm i wysoko ci h = 40 cm
Spieraj si o to, ile wody mo na do niego nala, aby w czasie zabawy nie wylewaa si
z wiaderka
a) Pawe twierdzi, e je li b d cign wózek wzdu poziomej drogi ze sta pr dko ci ,

to wiaderko mo na wypeni po brzegi Gawe si z nim nie zgadza Który z nich
ma racj? Odpowied uzasadnij.
m
b) Chopcy postanowili ruszy wózek z przyspieszeniem a = 4 Pawe uzna, e mo-
s
2
3
na nala wody do 4 wysoko ci wiadra, a Gawe twierdzi, e nie naley nalewa wicej
ni do poowy tej wysoko ci Który z nich ma racj?
c) Je li wózek b dzie si porusza z pewnym przyspieszeniem, to w któr stron
wzgldem kierunku ruchu przechyli si lustro wody?

Rozwizanie
a) Wózek poruszajcy si ruchem jednostajnym prostoliniowym jest uk adem inercjal-
nym, co oznacza, e nie dziaaj w nim siy bezwadno ci Gdyby chopcy byli w stanie
utrzyma ruch jednostajny prostoliniowy, woda nie wylaaby si nawet z wiadra wy-
penionego po brzegi Racj trzeba przyzna Pawowi

Gdy wózek porusza b) Dane: Szukane:
si z przyspieszeniem d = 30 cm x = ?
a, na kady niewielki h = 40 cm a a k
element objtoci m F b F b F "
wody o masie m dziaa a = 4 s 2
sia cikoci oraz a
sia bezwadnoci Pod wpywem wypadkowej siy F dzia ajcej na wod, jej F " F "
F b = ma. Wypadkowa h g x
tych si tworzy kt α lustro przechyli si o k t a (zob rysunek) Wysoko ,
z kierunkiem pionowym. do jakiej bezpiecznie mo na napeni wiaderko,
to x = h - k
Z rysunku wynika, e: Z hx
k
-
2^h
] tga==
] d d d
[ 2
] F b a
] tga==
F
g
\ g
Std: xh=- ad
g 2
3 1
Po podstawieniu warto ci liczbowych otrzymamy: xhh34 cm>>= 4 2
Odpowied : Bez obaw o wylewanie si wody z wiaderka mo na jej nala do wysoko ci
34 cm, a wic nieco wicej ni chcia Pawe i znacznie wicej ni sugerowa Gawe

c) Sia bezwadno ci dziaa zawsze przeciwnie do kierunku przyspieszenia ciaa Je li
wózek przyspiesza do przodu, to sia bezwadno ci dziaa do tyu Lustro wody pod-
niesie si zatem z tylnej strony wiaderka

Wane:
• w nieinercjalnych ukadach odniesienia dziaaj siy pozorne;
• sia bezwadnoci jest skierowana przeciwnie do przyspieszenia ukadu.

16