Всесоюзные олимпиады по физике - Слободецкий И.Ш.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим теперь движение шарика, брошенного в угол комнаты. Представим
скорость у
70
шарика е виде суммы трех векторов W], и2 и и3, каждый из которых
перпендикулярен одной из трех взаимно перпендикулярных плоскостей I, II и
III, образуемых полом и стенками (рис. 134):
V = vx + и2 + v3.
После столкновения с плоскостью I, составляющая vx изменится на
противоположную, а
и2 и v3 останутся прежними. Скорость шарика станет равной
v' = - vx -4- и2 + v3.
После столкновения с плоскостью II скорость шарика станет равной
V" = - vx - U2 +U3.
И, наконец, после столкновения с плоскостью III шарик отскочит по
направлению, противоположному тому, в котором он был брошен:
V'" = - vx - v2 - V3 = - V.
По тем же причинам лучи света, попадающие на три взаимно перпендикулярных
зеркала, всегда отражаются в противоположном направлении. На
этом свойстве "уголкового отражателя" - системы из взаимно
перпендикулярных зеркал - основано устройство автомобильных отражателей -
катафотов. Такая же зеркальная система была доставлена на Луну и
использовалась для лазерной локации Луны.
20. Состояние тела при абсолютном нуле - это выделенное состояние с
минимальной кинетической энергией молекул. Такое состояние должно быть
одно. Некристаллических же состояний при данной энергии системы всегда
имеется множество. Эти состояния различаются расположением частиц.
21. Перейдем к системе отсчета, связанной с ногой футболиста. В этой
системе отсчета покоящийся относительно земли мяч налетает на ногу с
некоторой скоростью.
Если при ударе не происходит потери энергии, то мяч отлетает с той же
скоростью и, следовательно, его скорость относительно земли равна
удвоенной скорости ноги. Потери энергии приводят к тому, что скорость
мяча будет меньше. В случае абсолютно неупругого удара скорость мяча
равна скорости ноги, и тогда дальность полета мяча примерно в 4 раза
меньше дальности его полета при абсолютно упругом ударе.
Рассмотрим, чем определяются потери энергии. При ударе деформации ботинка
и мяча являются упругими (если только мяч накачан не слишком сл або),
•так как после удара и ботинок и мяч восстанавливают свою форму. Однако
восстанавливать свою форму мяч и ботинок могут не одновременно, и тогда
71
мяч отскочит, не получив всей запасенной при ударе потенциальной энергии
деформации.
22. Сила трения при движении монеты будет направлена противоположно
скорости монеты. Поэтому, когда монета придет в движение, сумма проекций
действующих на монету сил на ось, направленную вдоль наклонной плоскости
(по направлению спуска), не будет равна нулю. Это приведет к тому, что
монета будет скользить, приближаясь к основанию наклонной плоскости.
23. Заряды каждой из плоскостей создают однородное электростатическое
поле с напряженностью Е, направленной перпендикулярно плоскости. Модуль
напряженности определяется формулой
где о - плотность зарядов. Согласно принципу суперпозиции поле обеих
плоскостей будет тоже однородно, а его напряженность будет равна
векторной сумме напряженностей полей пластин; результирующая будет
направлена параллельно биссектрисе угла, образованного плоскостями. В
таком поле заряженные частицы будут двигаться так же, как и тела в поле
силы тяжести, - по параболам с осями симметрии, параллельными биссектрисе
угла, образованного плоскостями.
24. Проще всего разобраться в том, как передается энергия, если
рассмотреть, что происходит при увеличении скорости вращения ведущего
шкива. Действительно, тогда шкив сообщает ближайшим участкам рем-
ня ускорение и деформация ремня возрастает. Возрастает и сила натяжения
ремня. Это приводит к тому, что появляется ускорение у следующих участков
ремня и т. д. По ремню бежит волна деформации от ведущего шкива к
ведомому. Если с - скорость звука в ремне (с такой скоростью
распространяется упругое возмущение в неподвижном ремне) и о - скорость
движения ремня, то с - v есть скорость распространения волны деформации
от ведущего шкива к ведомому.
25. Когда рыба рассматривается с моста, лучи света, идущие от нее,
проходят поверхность воды почти перпендикулярно к ней. При этом свет
отражается от поверхности воды незначительно, и поэтому световой поток,
идущий от рыбы, сравнительно велик. Если же рассматривать рыбу с низкого
берега, то лучи, идущие от рыбы к наблюдателю, образуют с нормалью к
поверхности большой угол и большая часть светового потока отражается от
поверхности.
В глаз наблюдателя, кроме того, попадают лучи солнца, создающие слепящий
фон. При наблюдении с моста в глаз попадают те лучи, которые падали на
поверхность воды и отражались от нее почти под прямым углом. Отражаются
эти лучи сравнительно слабо и создают неяркий фон. Наоборот, отражение
лучей, попадающих на поверхность под большим углом, велико и солнечный
свет при рассматривании рыбы с берега создает яркий фон, ухудшающий
условия наблюдения рыбы.
72
26. Так как система трансформаторов не нагружена, то она не потребляет
