Презентация на тему: "Физические задачи на материале современной науки и техники"

Формирование мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки

Физические задачи на материале современной науки и техники

Выполнила: учитель физики МОУ СОШ № 22 г. Оленегорска

Мельникова

Светлана Евгеньевна

Американские горки

Американские горки (в англоязычных странах используется название Roller-coaster, в некоторых странах Европы Русские горки — исп. Montaña rusa, фр. Montagnes russes, итал. Montagne russe) — русское название одного из самых популярных аттракционов в парках развлечений.

Представляют собой железнодорожную систему специальной конструкции, спроектированной так, чтобы состав вагонеток с пассажирами, проходящий по ней, резко изменял направление и скорость движения. Так как вагонетки не имеют собственного источника энергии, то для ускорения используется преобразование потенциальной энергии состава в кинетическую и наоборот.

Задача № 1

Самые высокие американские горки позволяют спускающемуся телу развить максимальную скорость 206 км/ч. Какова высота спуска, если считать трение ничтожно малым?

Решение: E п =mgh; E k =

Дано:

СИ:

= 57,2 м/с

По закону сохранения энергии:

mgh= h =

Найти:

h = ;

h

Ответ: 167 м

«Мёртвая петля»

Мог бы модифицированый и улучшенный скоростной поезд, оборудованный реактивным двигателем, описать «мёртвую петлю», как на американских горках, таким образом, чтобы пассажиры не испытывали дискомфорта при этом выжили?

Возможно.

Первая проблема — геометрия. Самая большая мёртвая петля, которую предположительно сможет пройти поезд, имеет радиус около 200 метров. Если она будет больше, даже самые быстрые поезда не смогут её взять.

Спецификация поезда Бомбардье Зефиро говорит, например, что он может выдержать достаточно малый радиус кривизны — всего 900 метров. При максимальной скорости поезда эта кривая создаст ускорение примерно в 2g, которое можно пережить (по крайней мере, пассажирам, если не поезду), но это точно не создаст комфорта.

Но радиус в 900 метров всё ещё слишком большой. Даже с двигателем, работающим на полную мощность, поезд не сможет преодолеть и четверти пути до того, как начнёт сползать вниз.

Задача № 2

В аттракционе человек массой 80 кг движется на тележке по рельсам и совершает «мёртвую петлю» в вертикальной плоскости. Каков радиус круговой траектории, если в верхней точке сила давления человека на сидение тележки равна 200 Н при скорости движения тележки 7,5 м/с? Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с 2 ?

Решение: 1. При движении по окружности согласно второму закону Ньютона равнодействующая силы тяжести и силы упругости создает центростремительное ускорение, сила равна по модулю силе :

= ;

2. Из кинематических условий центростремительное ускорение равно:

• Из уравнение пунктов 1 и 2 следует:

R = 4,5 м

Ответ: 4,5 м

Дано:

m= 80 кг

Найти:

R