Fizyka Egzamin ARiSS 2023/2024

Ponieważ samochód ciężarowy ma dużo większą masę to zmiana prędkości jest dużo mniejsza

Siła jest miarą oddziaływania i musi mieć swoją przyczynę. Siła wyrzutu działa jedynie w momencie nadawania prędkości. Piłeczka nie ma przecież własnego napędu.

Siła odbicia działa jedynie w momencie odbicia i jest wynikiem oddziaływania elektromagnetycznego cząsteczek piłeczki i podłoża, gdy odległości między nimi są bardzo małe.

Rozpatrujemy problem w układzie nieinercjalnym. Występują wtedy siły bezwładności zwrócone przeciwnie do przyspieszenia. Skoro kulka odchyla się do tyłu to siła bezwładności również musi działać do tyłu, a więc przyspieszenie zwrócone jest do przodu.

Siła wypadkowa siły ciężkości i siły bezwładności działa wzdłuż nitki i jest równoważona przez siłę naciągu nitki. Skoro kąt wychylenia wahadła jest stały to wartość siły bezwładności też musi być stała. Samochód porusza się więc ruchem jednostajnie przyspieszonym po linii prostej.

Każde ciało w ruchu postępowego i obrotowym posiada energię kinetyczną. Im większa ta energia tym trudniej ciało zatrzymać. W ruchu obrotowym kół energia kinetyczna zależy od masy kół, rozkładu masy względem osi obrotu i od prędkości kątowej. Jeśli koło ma szprychy a nie jest jednolite to ma mniejszą bezwładność i mniejszą energię kinetyczna stąd łatwiej zatrzymać parowóz.

Korzystamy z zasady zachowania momentu pędu. "Mówi" ona, że jeżeli nie działa zewnętrzny moment siły to moment pędu jest zachowany. Moment pędu jest wielkością wektorową. Jego kierunek jest prostopadły do płaszczyzny obrotu i ten kierunek musi być również zachowany. Jeżeli rowerzysta szybciej jedzie, to koła szybciej się obracają i moment pędu ruchu obrotowego kół jest większy. Dlatego łatwiej zachować jego kierunek - małe odchylenia ciała rowerzysty powodujące powstanie momentu obrotowego w bok nie są wstanie zmienić kierunku momentu pędu.

Prędkość poszczególnych fragmentów koła może być rozpatrywana jako suma ich prędkości w ruchu jednostajnym po okręgu i w ruchu postępowym roweru. Prędkości te są skierowane w tą samą stronę w najwyższym punkcie koła, a przeciwnie w najniższym. Wypadkowa prędkość górnych punktów będzie większa, a dolnych mniejsza od prędkości roweru.

Korzystamy z zasady zachowania momentu pędu, która brzmi: "Jeżeli na bryłę nie działa zewnętrzny moment siły to moment pędu bryły jest stały". Moment pędu jest wielkością wektorową. Jego kierunek jest prostopadły do płaszczyzny obrotu i ten kierunek musi być również zachowany. Aby zmienić wektor momentu pędu musi zadziałać zewnętrzny moment siły. Im większy będzie moment pędu to trudniej będzie go zmienić - a więc i jazda będzie bardziej stabilna. Moment pędu jest proporcjonalny do kwadratu promienia, masy i prędkości kątowej. Stąd im większy promień i masa kół to większa stabilność.

W lecie koło będzie się rozszerzać czyli zwiększają się jego rozmiary i poszczególne punkty znajdują się dalej od osi obrotu.

Korzystamy z zasady zachowania momentu pędu, która brzmi: "Jeżeli na bryłę nie działa zewnętrzny moment siły to moment pędu bryły jest stały". Moment pędu jest proporcjonalny do kwadratu promienia, masy i prędkości kątowej. Jeśli wskazówki się oddalają to aby moment pędu pozostał stały to prędkość kątowa musi zmaleć czyli koło balansowe obracać się będzie wolniej. Zegar więc będzie się opóźniać.

Korzystamy z zasady zachowania momentu pędu. Jeżeli na bryłę nie działa zewnętrzny moment siły to moment pędu bryły jest stały. Moment pędu jest proporcjonalny do kwadratu promienia, masy i prędkości kątowej. Jeśli uczestnik zabawy przemieścił się w kierunku osi to zmalała jego odległość od osi obrotu. Aby moment pędu się nie zmienił to musi wzrosnąć prędkość kątowa układu.

Korzystamy z zasady zachowania momentu pędu. Moment pędu jest wielkością wektorową. Jego kierunek jest prostopadły do płaszczyzny obrotu i ten kierunek musi być również zachowany. Jeśli nadamy ruch obrotowy dyskowi wokół własnej osi to kąt nachylenia płaszczyzny dysku do kierunku ruchu będzie zachowany i nie powstaną wiry hamujące ruch dysku.

Korzystamy z zasady zachowania momentu pędu. Moment pędu jest wielkością wektorową. Jego kierunek jest prostopadły do płaszczyzny obrotu i ten kierunek musi być również zachowany. Poprzez gwintowanie nadajemy ruch obrotowy pociskowi wokół własnej osi. Zapobiega to koziołkowaniu. Nie zmienia się więc kierunek lotu pocisku co poprawia celność i powoduje uderzenie ostrzem w cel.

Korzystamy z zasady zachowania momentu pędu. Jeżeli na bryłę nie działa zewnętrzny moment siły to moment pędu bryły jest stały. Jeśli zniwelujemy wszystkie nierówności to masa przesunie się w kierunki środka, czyli odległość od środka ulegnie zmniejszeniu. Są to siły wewnętrzne więc zewnętrzny moment siły jest równy zero. Aby moment pędu się nie zmienił to musi wzrosnąć prędkość kątowa układu. Ziemia zacznie się szybciej kręcić a więc okres obrotu i zarazem czas dnia ulegnie skróceniu

Korzystamy z zasady zachowania momentu pędu, która stwierdza, że jeżeli nie działa żaden zewnętrzny moment siły to całkowity moment pędu musi być zachowany. Moment pędu jest wielkością wektorową. Jeśli duże skrzydło obraca się w jedną stronę, to helikopter obracać się będzie w stronę przeciwną aby całkowity moment pędu nie ulegał zmianie. Ruch wirowy małego skrzydła się w ogonie zapobiega obrotowi helikoptera.

Zatrzymanie na moment jajka spowoduje unieruchomienie na moment jego skorupki, ale nie spowoduje ustania ruchu obrotowego wnętrza jajka. Każde ciało jest bowiem bezwładne tzn. chce zachować swój stan ruchu. Jeśli spoczywa to nadal chce się spoczywać, a jeśli się porusza to nadal chce się poruszać. Dlatego wnętrze jajka będzie dalej wirować.

Zsuwanie powoduje siła ciężkości, która działa pionowo w dół. Aby to nie nastąpiło siłę ciężkości musi zrównoważyć siła zwrócona pionowo do góry. Jest to siła tarcia statycznego, wywołana naciskiem siły odśrodkowej bezwładności. Tak, to nie pomyłka, statycznego ponieważ punkt styku kół z podłożem jest chwilowo nieruchomy. Rysunek obok pokazuje wszystkie siły działające na motocyklistę.

Każde oddziaływanie jest wzajemne. Wynika to z trzeciej zasady dynamiki. Jeżeli jedno ciało działa na drugie to drugie działa na pierwsze siłą o tej samej wartości, tym samym kierunku, ale przeciwnym zwrocie. Siły wzajemnego oddziaływania nazywamy siłami akcji i reakcji. Siły te nigdy bezpośrednio się nie równoważą, ponieważ są przyłożone do innych ciał (mają różne punkty przyłożenia). Równowagę mogą dopiero zapewnić dodatkowe siły.

Siła oddziaływania między Księżycem a balonem zależy od mas tych ciał i ich wzajemnej odległości. Kurczenie się balonu nie wpływa na zmianę tych wielkości. Siła grawitacji pozostanie więc taka sama.

Na ciężar ciała na Księżycu nie ma wpływu siła odśrodkowa bezwładności ponieważ Księżyc obraca się wokół własnej osi bardzo wolno (czas jednego obrotu wynosi 27 dni i 8 godzin), a siła odśrodkowa zależy od prędkości obrotu.