1. Feladatok rugalmas és rugalmatlan ütközések tárgyköréből

Hasonló dokumentumok
1. Feladatok munkavégzés és konzervatív erőterek tárgyköréből. Munkatétel

1. Feladatok merev testek fizikájának tárgyköréből

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika ZH, október 10.. CHFMAX. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Lendület. Lendület (impulzus): A test tömegének és sebességének szorzata. vektormennyiség: iránya a sebesség vektor iránya.

3. MOZGÁS GRAVITÁCIÓS ERŐTÉRBEN, KEPLER-TÖRVÉNYEK

Harmonikus rezgőmozgás

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

A befogott tartóvég erőtani vizsgálatához III. rész

28. Nagy László Fizikaverseny Szalézi Szent Ferenc Gimnázium, Kazincbarcika február 28. március osztály

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

1. Feladatok rugalmas és rugalmatlan ütközések tárgyköréből

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK február 13.

Kábel-membrán szerkezetek

Felvételi, 2018 szeptember - Alapképzés, fizika vizsga -

Hőterjedési formák. Dr. Seres István. Fizika I. Hőterjedés. Seres István 1

Irányításelmélet és technika I.

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

1. ábra. 24B-19 feladat

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Gépészmérnöki alapszak Mérnöki fizika ZH NÉV: október 18. Neptun kód:...

0 Motor nélkül karima F fázis 115V/50Hz 2 1 fázis 230V/50Hz 3 3 fázis 230/400V, 50/60Hz 9 speciális motor, pl. ATEX

SZÁMÍTÁSI FELADATOK I.

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

a térerősség mindig az üreg falára merőleges, ezért a tér ott nem gömbszimmetrikus.

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

1. gyakorlat. Egyenletes és egyenletesen változó mozgás. 1. példa

A +Q töltés egy L hosszúságú egyenes szakasz mentén oszlik el egyenletesen (ld ábra ábra

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK LENGÉSTANBÓL: A rugóállandó a rugómerevség reciproka. (Egyik végén befogott tartóra: , a rugómerevség mértékegysége:

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

2. MECHANIKA-VÉGESELEM MÓDSZER ELŐADÁS (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.) II. előadás

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória. J 0,063 kg kg + m 3

A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló FIZIKA I. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

M M b tg c tg, Mókuslesen

Hatvani István fizikaverseny Döntő. 1. kategória

58. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2016/2017 Okresné kolo kategórie F Texty úloh v maďarskom jazyku

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória

FIZIKA II. Dr. Rácz Ervin. egyetemi docens

2.3 Newton törvények, mozgás lejtőn, pontrendszerek

1. Egy háromtengelyes tehergépjármű 10 tonna saját tömegű. 130 kn. 7 m. a.) A jármű maximális össztömege 24 tonna lehet.(előadás anyaga)!!!!

között december 16. napján kötött Támogatási Szerződés közös megegyezéssel történő megszüntetéséről

Összefüggések a marótárcsás kotrógépek elméleti és tényleges

Elektrosztatika Mekkora két egyenlő nagyságú töltés taszítja egymást 10 m távolságból 100 N nagyságú erővel? megoldás

Kidolgozott mintapéldák szilárdságtanból

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

Mérnöki alapok 2. előadás

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

Mechanika - Versenyfeladatok

Az úttengely helyszínrajzi tervezése során kialakuló egyenesekből, átmeneti ívekből és körívekből álló geometriai vonal pontjait számszerűen pontosan

Anyagmozgatás Gyakorlati segédlet. Gyakorlatvezetı: Dr. Németh Gábor Ph.D. egyetemi adjunktus. Sopron, 2009

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában

Oktatási Hivatal. A 2012/2013. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő fordulójának megoldása. I. kategória

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK február 20.

Komplex természettudomány 3.

Szeretném felhívni figyelmüket a feltett korábbi vizsgapéldák és az azokhoz tartozó megoldások felhasználásával kapcsolatban néhány dologra.

3. Gyakorlat Áramlástani feladatok és megoldásuk

6. MECHANIKA-STATIKA GYAKORLAT (kidolgozta: Triesz Péter, egy. ts.; Tarnai Gábor, mérnöktanár)

EGYSZERŰ GÉPEK. Azok az eszközök, amelyekkel kedvezőbbé lehet tenni az erőhatás nagyságát, irányát, támadáspontjának helyét.

Egy nyíllövéses feladat

BME Gépészmérnöki Kar 3. vizsga (112A) Név: 1 Műszaki Mechanikai Tanszék január 11. Neptun: 2 Szilárdságtan Aláírás: 3

2. Közelítő megoldások, energiaelvek:

A K É T V É G É N A L Á T Á M A S Z T O T T T A R T Ó S T A T I K A I V IZS-

Oktatási Hivatal FIZIKA. I. kategória. A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2. forduló. Javítási-értékelési útmutató

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

SZERKEZETEK INDIFFERENS EGYENSÚLYI ÁLLAPOTBAN

SÍKBELI KERINGŐMOZGÁS SÍKBELI KERINGŐMOZGÁS

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény


PONTSZÁM:S50p / p = 0. Név:. NEPTUN kód: ÜLŐHELY sorszám

Bevezető fizika (VBK) zh1 tesztkérdések Mi az erő mértékegysége? NY) kg m 2 s 1 GY) Js LY) kg m 2 s 2 TY) kg m s 2

, és tömege m 400g. . A bot B végét egy surlódás nélküli csuklóhoz rögzitve, Mihai azt észleli, hogy ha F 3N

FIZIKA II. Az áram és a mágneses tér kapcsolata

Fizika feladatok február 21.

A Hamilton-Jacobi-egyenlet

3. Az alábbi adatsor egy rugó hosszát ábrázolja a rá ható húzóerő függvényében:

Fizika 1 Mechanika órai feladatok megoldása 10. hét

9. ábra. A 25B-7 feladathoz

Fizika 1 Mechanika órai feladatok megoldása 7. hét

Gyakorló feladatok Feladatok, merev test dinamikája

Hőtani tulajdonságok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 9. Tankönyv fej.: 19. Q x. hőmérséklet. hőfelvétel/leadás

Digitális tananyag a fizika tanításához

Az úszás biomechanikája

A 2009/2010. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai. I. kategória

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

TestLine - 7. Fizika Témazáró Erő, munka, forgatónyomaték Minta feladatsor

TestLine - 7. Fizika Témazáró Erő, munka, forgatónyomaték Minta feladatsor

Fizika feladatok - 2. gyakorlat

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

1. feladat Alkalmazzuk a mólhő meghatározását egy gázra. Izoterm és adiabatikus átalakulásokra a következőt kapjuk:

Reológia Mérési technikák

Az üvegiparban alkalmazott hőcserélő berendezések

Folyadékok és gázok mechanikája

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

Átírás:

1. Feadatok rugamas és rugamatan ütközések tárgykörébő Impuzustéte, impuzusmegmaradás törvénye 1.1. Feadat: Egy m = 4 kg tömegű kaapács v 0 = 6 m/s sebességge érkezik a szög fejéhez és t = 0,002 s aatt fékeződik e, miközben a szög behato a fába. (A szög tömege ehanyagoható a kaapács tömegéhez viszonyítva.) (a) Számítsuk ki az átagos fékező erőt! (b) Számítsuk ki a szög útját a fában! (c) Mekkora munkát végzett a fa a szögön? Megodás: (a) A szögre ható átagos fékező erő aho a negatív eője a fékező hatást fejezi ki. F = P t = m v = 12000N, (1.1.1) t (b) A szög átagos gyorsuása a sebességvátozásáva számoható ki. Amenniyben a szög nem deformáódott az ütés aatt, a kezdeti sebessége meg ke hogy egyezzen a kaapács sebességéve. Ezért a sebesség megvátozása v = v 0. A szög gyorsuása ezért amit fehasznáhatunk a szög áta megtett út meghatározásához. a = v t = 3000m/s2, (1.1.2) s = v 0 t + 1 2 at2 = 0,006m = 6mm. (1.1.3) (c) A fa áta végzett munka a szögön: W = Fs = 72J. (1.1.4) 1.2. Feadat: Egy M = 80 kg tömegű ember jégen egy heyben áva edob vízszintes irányban egy m = 20 kg tömegű goyót. A goyó az embertő mérve v 0 = 20 m/s sebességge távoodik. Mekkora az ember v M sebessége a jéghez viszonyítva? (A jég és az ember közötti súródási erő 2015. november 8. 3

ehanyagohatóan kicsi.) Megodás: Jeöje v m a goyó jéghez viszonyított sebességét. Az impuzus megmaradás miatt A goyó és az ember reatív sebessége pedig Mv M = mv m. (1.2.1) v 0 = v m + v M (1.2.2) A két egyenetbő m v M = m + M v 0 (1.2.3) Beheyettesítve a számértékeket v M = 4 m/s adódik. Rugamatan ütközések 1.3. Feadat: (HN 8A-4) Egy m tömegű v 0 sebességge mozgó test vee egyenő tömegű, eredetieg nyugaomban évő testbe ütközik és összeragad vee. Határozzuk meg a kinetikus energia (K K 0 )/K 0 reatív megvátozását! Megodás: Az ütközés tökéetes rugamatan, így az impuzus megmarad, a kinetikus energia viszont nem. Az impusumegmaradás az mv 0 = 2mv (1.3.1) egyenette fejezhető ki, ameyben v az összeragadt testek végső együttes sebessége. Innen A kezdeti K 0 kinetikus energia A végső kinetikus energia pedig: v = v 0 2. (1.3.2) K 0 = 1 2 mv2 0. (1.3.3) K = 1 2 2mv2 = 1 4 mv2 0. (1.3.4) A kinetikus energia (K K 0 )/K 0 reatív megvátozása: K K 0 K 0 = 1 2. (1.3.5) A negatív eője arra uta, hogy az ütközés mechanikai energiaveszteségge jár. 2015. november 8. 4

Rugamas ütközések 1.4. Feadat: A 1. ábrán átható súródásmentes páya A pontjábó eengedünk egy testet. Végigcsúszva a B pontban ütközik egy másik testte. (a) Mekkora v sebességge ér az A pontbó indított test a B pontban évő testhez? (b) Miyen magasra emekedik a másik test, ha az ütközés tökéetesen rugamas (m A = m B /2, h = 1.8 m)? 1. ábra. Megodás: (a) A h m magasbó kezdő sebesség nékü induó, súródásmentesen ecsúszó test sebessége fehasznáva az energia-megmaradás evét v = 2gh = 6 m/s. (b) A tökéetesen rugamas ütközés esetében az m A v = m A v A + m B v B (1.4.1) impuzus-megmaradás meett érvényes a mechanikai energia megmaradása is: 1 2 m Av 2 = 1 2 m Av 2 A + 1 2 m Bv 2 B. (1.4.2) Az egyenetekben v A és v B az A ietve B testek ütközés utáni sebességét jeöi. Figyeembe véve, hogy m A = m B /2, e két egyenette a B test ütközés utáni sebessége: A B test emekedési magassága pedig v B = 2 3 v = 2 3 2gh = 4m/s. (1.4.3) h B = v2 B = 0,8m. (1.4.4) 2g 2015. november 8. 5

Foytonos közegek impuzusvátozása 1.5. Feadat: (HN 8C-48) Egy függőegesen ógó, m tömegű hajékony hosszúságú áncot áandó v sebességge engedünk e az asztara az 2. ábrán átható módon. Adjuk meg az idő függvényében, hogy mekkora erőt fejt ki a ánc az asztara! 2. ábra. Megodás: A hosszegységenkénti tömeget jeöje λ = m ; a t idő aatti süyedés hossza x = vt. Így ennyi idő aatt m(t) = λx = m vt tömeg van az asztaon, amey N 1 = m vtg (1.5.1) erőve nyomja az asztat. Ez az ébredő erő egyik része. A másik rész ahhoz kötődik, hogy a v sebességű dx hossz megá. Ennek a hossznak az impuzusvátozása: A megáításbó eredő másik rész Az összes erő tehát I = λdxv = m mv2 v t v = t. (1.5.2) N 2 = I t = mv2. (1.5.3) N = m mv2 vtg +. (1.5.4) 2015. november 8. 6

2. Feadatok a gravitásiós erő tárgykörébő. Keper törvényei Centráis erőtér. Potenciáis energia 2.1. Feadat: (HN 16B-34) Jeöje M ietve R a Föd tömegét ietve sugarát. (a) Mekkora az a minimáis v 0 sebesség, ameye az egyenítőn függőegesen kiőtt test a Föd feszínétő éppen két födsugárnyi magasságig emekedik? A Föd forgását és a égköri súródást ne vegyük figyeembe. (b) A Föd forgását is számításba véve, növekszik, csökken vagy vátozatan marad-e az a, kérdésre adott váasz számértéke? Megodás: (a) A mechanikai energia megmaradásának téteét akamazva γ mm R + 1 2 mv2 0 = γ mm 3R egyenet írható fe, ameybő a kérdezett sebesség: (2.1.1) v 0 = 4 γm = 9152m/s. (2.1.2) 3 R (b) A Föd forgása csökkenti ezt az értéket, mert a kinetikus energiában a sebesség négyzete van. A forgáshoz tartozó v f sebesség érintő irányú (a kiövésre merőeges), amive a kezdő sebesség négyzete: v 2 0 + v2 f mindig nagyobb mint v 2 0. 2.2. Feadat: (HN 16C-58) Egy ember a Föd feszínén gugguó heyzetbő tömegközéppontját h magasságga tudja emeni. Számítsuk ki annak a egnagyobb (a Föd átagsűrűségéve azonos sűrűségű) kisboygónak a sugarát, ameyrő ez az ember ugyaniyen sebességge feugorva eszökhetne, azaz ehagyhatná annak vonzáskörzetét. Megodás: A h magasságba ugró ember kezdősebessége A kisboygó M tömege a ϱ sűrűségge és az R sugárra kifejezve v = 2gh. (2.2.1) M = ϱ 4R3 π 3. (2.2.2) 2015. november 8. 7

A kisboygón v sebességge feugró emberre a mechanikai energia megmaradás téteét akamazzuk azza az ismerette, hogy a távoban a sebessége így a kinetikus energiája zérus, másrészt a távoi pontban zérus a potenciáis energia. Feírhatjuk tehát, hogy 1 2 mv2 γ mm R = 0, (2.2.3) ameybe a fenti tömeget beheyettesítve és az egyenetet a sugárra átrendezve kapjuk: 3gh R = 4πγϱ. (2.2.4) 3. Feadatok merev testek fizikájának tárgykörébő Forgatónyomaték, impuzusmomentum, impuzusmomentum téte 3.1. Feadat: (HN 10B-4) Egy F = f x i+ f y j+ f z k ( f x = 2 N; f y = 3 N; f z = 0 N) erő hat egy testre. A test a z koordinátatengey mentén fekvő forgástengeye van rögzítve. Az erő az r = 4i+5j+0k (x = 4 m; y = 5 m; z = 0 m) pontban támad. Határozzuk meg a forgatónyomaték nagyságát és irányát! Megodás: A forgatónyomaték definíciója M = r F szerint a i j k M = x y z = (y f z z f y )i + (z f x x f z )j + (x f y y f x )k (3.1.1) f x f y f z determináns kiszámoását ke evégezzük. A számszerű adatok beheyettesítéséve forgatónyomaték vektor M = 0i + 0j + 2k, (3.1.2) azaz a vektor nagysága 2 Nm, iránya a z tengey irányításáva megegyezik. 3.2. Feadat: (HN 10C-48) A 3. ábra egy G súyú homogén hengerre függőeges irányban ható F erőt mutat. A henger és a feüetek közötti nyugami súródási együttható µ = 0, 5. Fejezzük ki a G függvényében azt a egnagyobb F erőt, amey még nem indítja meg a henger forgását! Megodás: Jeöje N 1 a asó érintkezési ponton fefee mutató támaszerőt, F s1 a baró jobbra 2015. november 8. 8

BME Fizikai Intézet 3. ábra. mutató súródási ero t ugyanitt. Legyen N2 a faná jobbró bara mutató támaszero, míg az itt ható fefee mutató súródási ero Fs2. E mennyiségek közötti kapcsoat Fs1 = µn1 (3.2.1) Fs2 = µn2. (3.2.2) és A henger akkor van egyensúyban, ha a ható ero k eredo je és forgatónyomatéka zérus. Azaz eo je heyesen pozitív az az ero, amey baró jobbra, ietve auró fefee mutat a függo eges irányban 0 = F G + N1 + Fs2, (3.2.3) 0 = Fs1 N2. (3.2.4) 0 = Fs2 R + Fs2 R FR (3.2.5) a vízszintes irányban A forgatónyomatékra A fenti öt egyenetbo ke az F ero t kifejezni. A (3.2.1) és (3.2.2) súródási ero k beheyettesítéséve ietve az (3.2.5) egyenetben az R-re vaó egyszeru sítés után kapjuk: 0 = F G + N1 + µn2, (3.2.6) 0 = µn1 N2. (3.2.7) 0 = µn2 + µn1 F (3.2.8) a vízszintes irányban A forgatónyomatékra 2015. november 8. 9

A (3.2.7) egyenetbő N 2 -őt kifejezve és a (3.2.6) vaamint a (3.2.8) egyenetekbe heyettesítve 0 = F G + (1 + µ 2 )N 1 (3.2.9) és 0 = µ(µ + 1)N 1 F (3.2.10) adódik. Az N 1 eimináásáva az F erő F = A µ = 0,5 beheyettesítési értékke az F erő maximáis értéke µ(µ + 1) G. (3.2.11) 2µ 2 + µ + 1 F = 0,375G. (3.2.12) 2015. november 8. 10