FR-00335Materiał Freedu

Krążek i spadający na niego ciężarek

LiceumMaturaRozszerzenieFizyka

Źródło: Matura fizyka rozszerzona 4.3 — Matura maj 2012, stara formuła, poziom rozszerzony, zad. 1

Krążek o momencie bezwładności 0,01 kg ⋅ m2 obracał się bez tarcia z prędkością kątową 32 rad/s. Spadł na niego ciężarek 0,6 kg (upuszczony bez prędkości początkowej), połączony z osią nitką ślizgającą się po osi bez tarcia. Po chwili ciężarek obracał się razem z krążkiem w odległości 10 cm od osi (rozmiary ciężarka pomijamy).

Podpunkt 1.1

Jaka zasada pozwala wyznaczyć wspólną prędkość kątową? Oblicz ją. (0–3 pkt)

Podpunkt 1.2

Współczynnik tarcia ciężarka o krążek 0,3; efekty uderzenia pomijamy. Wyprowadź wzór na moment siły ciężarka działający na krążek i oblicz czas, po którym poślizg ustał. (0–3 pkt)

Podpunkt 1.3

Ciężarek spadał z wysokości 40 cm. Oblicz energię mechaniczną układu:

a) na początku;

b) po upadku i zmniejszeniu prędkości kątowej do 20 rad/s;

c) ciepło wydzielone podczas upadku. (0–4 pkt)

Podpunkt 1.4

Doświadczenie powtarzano dla różnych wysokości spadku. Naszkicuj zależność wydzielonego ciepła 𝑄 od wysokości ℎ. (0–2 pkt)