Zadanie: Matura CKE Maj 2021 (Fizyka Rozszerzona)

Question

Zadanie 2.
Niewielkie ciało $\mathcal{B}$ o masie $m$ zawieszono na nierozciągliwej nici o długości $l$, a następnie wprawiono je w ruch jednostajny po okręgu w płaszczyźnie poziomej. Górny koniec nici jest unieruchomiony w punkcie $P$. Gdy ciało porusza się po okręgu o środku $O$ ze stałą wartością prędkości, to nić jest odchylona od kierunku pionowego o kąt $\alpha$. Sytuację ilustruje rysunek obok, na którym oznaczono przyśpieszenie ziemskie $\vec{g}$.

[img1]

Potraktuj ciało $\mathcal{B}$ jako punkt materialny, pomiń opory ruchu oraz masę nici. Przyjmij, że to doświadczenie opisujemy w układzie inercjalnym. Pytanie 1: Na ciało $\mathcal{B}$ poruszające się po okręgu w opisanej sytuacji działają dwie siły: $\vec{F}_g$ – siła grawitacji oraz $\vec{F}_n$ – siła reakcji nici. Na diagramie poniżej narysowano i oznaczono siłę $\vec{F}_g$. Długość wektora $\vec{F}_g$ odpowiada wartości siły grawitacji wyrażonej w umownych jednostkach.

[img1]

Na powyższym diagramie narysuj i oznacz wektor siły $\vec{F}_n$ oraz wektor siły wypadkowej $\vec{F}_w$ – działającej na poruszające się po okręgu ciało $\mathcal{B}$ (w układzie inercjalnym). Zachowaj właściwe proporcje między wartościami sił.

[odp_graficzna1] Pytanie 2: Dokończ zdania. Zaznacz odpowiedź A, B albo C oraz odpowiedź D, E albo F.

1. Jeżeli wzrośnie wartość prędkości, z jaką ciało $\mathcal{B}$ porusza się po okręgu, to kąt $\alpha$ między nicią a kierunkiem pionowym
[ABCD1]

2. Jeżeli wzrośnie wartość prędkości, z jaką ciało $\mathcal{B}$ porusza się po okręgu, to wartość siły napięcia nici
[ABCD2] Pytanie 3: Wyprowadź wzór pozwalający wyznaczyć okres $T$ obiegu ciała $\mathcal{B}$ po okręgu w zależności od: długości nici $l$, przyśpieszenia ziemskiego $g$ oraz kąta $\alpha$.

[odp_otwarta1]

Instytut Maturalny · Accepted Answer

Sprawdź pełne rozwiązanie na stronie Instytutu Maturalnego. Odpowiedź 2: AD

Zobacz również podobne zadania

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?