1. ( ) Часть 1. Идеальный газ находится в вертикальном теплоизолированным цилиндре, закрытом сверху подвижным поршнем площадью S. массой которого можно пренебречь. Газ, в начальном состоянии имеет параметры Po, Vo, То. Сверху поршня поставили две гири массой т каждая и освободили. Предположим, что при определенных значениях давления, объема и температуры ускорение поршня равно нулю. Найдите эти значения рі, V1 и Ті. Атмосферным давлением, теплообменом, потерями тепла и трением поршня о стенки цилиндра можно пренебречь. Гири не отрываются от поршня во время движения. Ускорение свободного падения равно д. ( ) Часть 2. Через некоторое время движение поршня прекратилось. Одну гирю сняли на долгое время, затем поставили обратно и вновь подождали установления равновесия. Найдите разность температур газа до снятия одной гири и после того, как ее поставили обратно на поршень.

ответ: Х(t) = А*cos (ωt+φo) - уравнение гармонических колебаний,

где А - амплитуда, ω - циклическая частота, φo - начальная фаза.

ω = 2π/Т, где Т - период колебаний.

При t=0  X(0)=A*cos(φo) = 20 см = 0,2 метра - по условию задачи.

Ускорение - это вторая производная смещения Х по времени,

Х' = - A*ω*sin(ωt+φo), X'' = - A*ω^2 * cos(ωt+φo), откуда видно, что

максимальное ускорение а(max) = A*ω^2, откуда А = а(max)/ω^2.

Т.к. ω = 2π/Т, то А = а(max) * Т² / (4*π²).  Поскольку X(0)=A*cos(φo),

то X(0) = (а(max) * Т² / (4*π²) )  * cos(φo), откуда

cos(φo) = 4*π²*Х(0) / (а(max) * Т²) =  4*π²*0,2/(0,5*4²) = π²/10,

откуда начальная фаза φo = arccos (π²/10) ≈ 9° (примерно 9 градусов)

Если тело свободно падает с некоторой высоты h, измерьте ее при дальномера или любого другого при Рассчитайте скорость падения тела v, найдя корень квадратный из произведения ускорения свободного падения на высоту и число 2, v=√(2∙g∙h). Если перед началом отсчета времени тело уже имело скорость v0, то к получившемуся результату прибавьте ее значение v=√(2∙g∙h)+v0.
2
Пример. Тело свободно падает с высоты 4 м при нулевой начальной скорости. Какова будет его скорость при достижении земной поверхности? Рассчитайте скорость падения тела по формуле, учитывая, что v0=0. Произведите подстановку v=√(2∙9,81∙4)≈8,86 м/с.
3
Измерьте время падения тела t электронным секундомером в секундах. Найдите его скорость в конце отрезка времени, которое продолжалось движение прибавив к начальной скорости v0 произведения времени на ускорение свободного падения v=v0+g∙t.
4
Пример. Камень начал падение с начальной скоростью 1 м/с. Найдите его скорость через 2 с. Подставьте значения указанных величин в формулу v=1+9,81∙2=20,62 м/с.
5
Рассчитайте скорость падения тела, брошенного горизонтально. В этом случае его движение является результатом двух типов движения, в которых одновременно принимает участие тело. Это равномерное движение по горизонтали и равноускоренное - по вертикали. В результате траектория тела имеет вид параболы. Скорость тела в любой момент времени будет равна векторной сумме горизонтальной и вертикальной составляющей скорости. Поскольку угол между векторами этих скоростей всегда прямой, то для определения скорости падения тела, брошенного горизонтально, воспользуйтесь теоремой Пифагора. Скорость тела будет равна корню квадратному из суммы квадратов горизонтальной и вертикальной составляющих в данный момент времени v=√(v гор²+ v верт²). Вертикальную составляющую скорости рассчитывайте по методике, изложенной в предыдущих пунктах.
6
Пример. Тело брошено горизонтально с высоты 6 м со скоростью 4 м/с. Определите его скорость при ударе о землю. Найдите вертикальную составляющую скорости при ударе о землю. Она будет такой же, как если бы тело свободно падало с заданной высоты v верт =√(2∙g∙h). Подставьте значение в формулу и получите v=√(v гор²+ 2∙g∙h)= √(16+ 2∙9,81∙6)≈11,56 м/с.