Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp punctiform cu masa m = 2 kg este lăsat să alunece pe un plan înclinat, de la înălțimea h = 2 m, după care își continuă mișcarea pe o suprafață orizontală. În figura alăturată este reprezentată grafic dependența de timp a energiei cinetice a corpului, pe tot parcursul mișcării. Accelerația corpului este constantă în timpul mișcării pe planul înclinat, respectiv pe suprafața orizontală, iar coeficienții de frecare la alunecare pe cele două suprafețe sunt diferiți.
Calculați: lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului pe planul înclinat;
Arată baremul
Răspuns: L_G = 40 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 3p
L_G = mgh - 2p
rezultat final L_G = 40 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp având masa m = 2,0 kg, considerat punctiform, se află inițial în repaus în punctul A, situat la înălțimea H = 1,8 m față de nivelul porțiunii orizontale BC, ca în figura alăturată. Corpul, lăsat să alunece liber de-a lungul suprafeței curbe AB, străbate pe orizontală distanța d = BC = 2,5 m, se oprește prima dată pe porțiunea curbă CD după care se oprește definitiv într-un punct aflat pe porțiunea orizontală BC.
Pe porțiunea BC, coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafață este μ = 0,4. De-a lungul suprafețelor AB și CD, frecările sunt neglijabile.
Determinați: energia cinetică a corpului în punctul B;
Arată baremul
Răspuns: E_cB = 36 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
E_A = E_B - 1p
E_A = mgH - 1p
E_B = E_cB - 1p
rezultat final E_cB = 36 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Un corp având masa m = 2,0 kg, considerat punctiform, se află inițial în repaus în punctul A, situat la înălțimea H = 1,8 m față de nivelul porțiunii orizontale BC, ca în figura alăturată. Corpul, lăsat să alunece liber de-a lungul suprafeței curbe AB, străbate pe orizontală distanța d = BC = 2,5 m, se oprește prima dată pe porțiunea curbă CD după care se oprește definitiv într-un punct aflat pe porțiunea orizontală BC.
Pe porțiunea BC, coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafață este μ = 0,4. De-a lungul suprafețelor AB și CD, frecările sunt neglijabile.
Determinați: valoarea vitezei corpului în punctul C;
Arată baremul
Răspuns: v_C = 4 m/s
A. Subiectul al III-lea, b. Pentru: 4p
E_cC = mgH + L_fBC - 1p
L_fBC = −μmg · d - 1p
E_cC = mv_C²/2 - 1p
rezultat final v_C = 4 m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp având masa m = 2,0 kg, considerat punctiform, se află inițial în repaus în punctul A, situat la înălțimea H = 1,8 m față de nivelul porțiunii orizontale BC, ca în figura alăturată. Corpul, lăsat să alunece liber de-a lungul suprafeței curbe AB, străbate pe orizontală distanța d = BC = 2,5 m, se oprește prima dată pe porțiunea curbă CD după care se oprește definitiv într-un punct aflat pe porțiunea orizontală BC.
Pe porțiunea BC, coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafață este μ = 0,4. De-a lungul suprafețelor AB și CD, frecările sunt neglijabile.
Determinați: lucrul mecanic efectuat de greutate din momentul inițial până în momentul primei opriri a corpului;
Arată baremul
Răspuns: L_G = 20 J
A. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
L_G = mg(H − h) - 2p
mv_C²/2 = mgh - 1p
rezultat final L_G = 20 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp având masa M = 100 g, considerat punctiform, este lăsat să alunece pe suprafața din figura alăturată, plecând din repaus din punctul A situat la înălțimea Hₐ = 8,8 m față de sol. Corpul părăsește suprafața în punctul B aflat la înălțimea Hᵦ = 4,0 m față de sol, cu viteza vᵦ = 8 m/s.
Corpul își continuă mișcarea până la căderea pe suprafața orizontală a solului. Se neglijează interacțiunea cu aerul, iar energia potențială gravitațională este considerată nulă la nivelul solului. Calculați:
lucrul mecanic efectuat de greutate în timpul deplasării corpului din A în B;
Arată baremul
Răspuns: 4,8 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 4p
L_G,AB = Mg(Hₐ − Hᵦ) - 3p
rezultat final L_G,AB = 4,8 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp având masa M = 100 g, considerat punctiform, este lăsat să alunece pe suprafața din figura alăturată, plecând din repaus din punctul A situat la înălțimea H_A = 8,8 m față de sol. Corpul părăsește suprafața în punctul B aflat la înălțimea H_B = 4,0 m față de sol, cu viteza v_B = 8 m/s.
Corpul își continuă mișcarea până la căderea pe suprafața orizontală a solului. Se neglijează interacțiunea cu aerul, iar energia potențială gravitațională este considerată nulă la nivelul solului. Calculați:
lucrul mecanic efectuat de forța de frecare în timpul deplasării corpului din A în B;
Arată baremul
Răspuns: −1,6 J
A. Subiectul al III-lea
c. Pentru: - 4p
ΔE_c = L_total,AB - 1p
ΔE_c = E_cB - 1p
L_total,AB = L_G,AB + L_F_f,AB - 1p
rezultat final L_F_f,AB = −1,6 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp având masa M = 100 g, considerat punctiform, este lăsat să alunece pe suprafața din figura alăturată, plecând din repaus din punctul A situat la înălțimea Hₐ = 8,8 m față de sol. Corpul părăsește suprafața în punctul B aflat la înălțimea Hᵦ = 4,0 m față de sol, cu viteza vᵦ = 8 m/s.
Corpul își continuă mișcarea până la căderea pe suprafața orizontală a solului. Se neglijează interacțiunea cu aerul, iar energia potențială gravitațională este considerată nulă la nivelul solului. Calculați:
valoarea impulsului mecanic al corpului în momentul imediat anterior atingerii solului.
Arată baremul
Răspuns: 1,2 kg·m/s
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: - 3p
p_C = M·v_C - 1p
Mv_C²/2 = Eᵦ - 1p
rezultat final p_C = 1,2 kg·m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp având masa m = 50 g, considerat punctiform, este suspendat la un capăt al unui fir inextensibil și de masă neglijabilă, având lungimea ℓ = 1,0 m. Celălalt capăt al firului este fixat într-un punct O aflat la înălțimea H = 3,8 m față de sol. Corpul este eliberat, din repaus, din punctul A în care firul întins formează cu verticala unghiul α ≅ 53° (sin α = 0,8), ca în figura alăturată. Când corpul ajunge în punctul B, în care firul formează cu verticala unghiul β ≅ 37° (sin β = 0,6), firul se rupe, iar corpul își continuă mișcarea până la căderea pe suprafața orizontală a solului. Se neglijează frecările și interacțiunea cu aerul, iar energia potențială gravitațională este considerată nulă la nivelul solului. Calculați:
energia mecanică a corpului în punctul A;
Arată baremul
Răspuns: 1,6 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 4p
E_A = EₚA - 1p
EₚA = mgh_A - 1p
h_A = H − ℓ cos α - 1p
rezultat final E_A = 1,6 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp având masa m = 50 g, considerat punctiform, este suspendat la un capăt al unui fir inextensibil și de masă neglijabilă, având lungimea ℓ = 1,0 m. Celălalt capăt al firului este fixat într-un punct O aflat la înălțimea H = 3,8 m față de sol. Corpul este eliberat, din repaus, din punctul A în care firul întins formează cu verticala unghiul α ≅ 53° (sin α = 0,8), ca în figura alăturată. Când corpul ajunge în punctul B, în care firul formează cu verticala unghiul β ≅ 37° (sin β = 0,6), firul se rupe, iar corpul își continuă mișcarea până la căderea pe suprafața orizontală a solului. Se neglijează frecările și interacțiunea cu aerul, iar energia potențială gravitațională este considerată nulă la nivelul solului.
Calculați: valoarea vitezei corpului la trecerea prin punctul B;
Arată baremul
Răspuns: v_B = 2 m/s
A. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
E_cB − E_cA = L_total AB - 1p
L_total AB = L_G - 1p
E_cB = mv_B²/2 - 1p
rezultat final v_B = 2 m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp de masă m = 2,0 kg, considerat punctiform, este lăsat să alunece liber, pornind din repaus, din punctul A aflat la înălțimea h = 3,2 m, ca în figura alăturată. Corpul se oprește în punctul C. Când trece prin punctul B, viteza sa este v_B = 7,0 m/s. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul suprafeței orizontale BC. Calculați:
Figura aferentă problemei III se află pe pagina 1 a subiectului.
energia mecanică totală a corpului aflat în punctul A;
Arată baremul
Răspuns: 64 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
E_A = E_pA - 1p
E_pA = mgh - 1p
rezultat final E_A = 64 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Un corp de masă m = 2,0 kg, considerat punctiform, este lăsat să alunece liber, pornind din repaus, din punctul A aflat la înălțimea h = 3,2 m, ca în figura alăturată. Corpul se oprește în punctul C. Când trece prin punctul B, viteza sa este v_B = 7,0 m/s. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul suprafeței orizontale BC.
Calculați: lucrul mecanic efectuat de forța de frecare la alunecare asupra corpului de masă m pe porțiunea de la A la B;
Arată baremul
Răspuns: −15 J
A. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
ΔE_c = L_Ff + L_G - 1p
ΔE_c = mv_B²/2 - 1p
L_G = mgh - 1p
rezultat final L_Ff₁ = −15 J - 1p
Calculați: valoarea impulsului mecanic al corpului la trecerea prin punctul C dacă, pe tot parcursul mișcării, s-ar neglija forțele de frecare, corpul fiind eliberat din punctul A.
Arată baremul
Răspuns: 16 kg·m/s
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
E_A = E_C - 1p
mgh = m(v′_C)²/2 - 1p
p = mv′_C - 1p
rezultat final p = 16 kg·m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp având masa m = 0,5 kg, aflat la înălțimea h = 4,2 m față de sol, este aruncat vertical de jos în sus, cu viteza inițială v₀ = 4,0 m/s. Se neglijează atât dimensiunile corpului cât și interacțiunea acestuia cu aerul. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului.
Calculați energia mecanică a corpului la momentul inițial.
Arată baremul
Răspuns: E₀ = 25 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
E₀ = E꜀₀ + Eₚ₀ - 1p
E꜀₀ = mv₀²/2 - 1p
Eₚ₀ = mgh - 1p
rezultat final E₀ = 25 J - 1p
Corpul pătrunde în sol și se oprește după Δt = 1,0 · 10⁻² s de la atingerea solului. Calculați mărimea forței rezultante medii care acționează asupra corpului în timpul pătrunderii în sol.
Arată baremul
Răspuns: Fₘ = 5 · 10² N
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
mv = Fₘ · Δt - 2p
E₀ = mv²/2 - 1p
rezultat final Fₘ = 5 · 10² N - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp cu masa m = 2,0 kg este lansat de la baza unui plan înclinat foarte lung cu viteza v₀ = 4,0 m/s orientată de-a lungul planului înclinat, spre vârful acestuia. Corpul urcă pe planul înclinat până la înălțimea maximă h = 0,50 m față de baza planului înclinat, după care revine în punctul de lansare. Determinați:
valoarea impulsului corpului în momentul lansării;
Arată baremul
Răspuns: p₀ = 8 kg·m/s
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
p₀ = mv₀ - 2p
rezultat final p₀ = 8 kg·m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp cu masa m = 2,0 kg este lansat de la baza unui plan înclinat foarte lung cu viteza v₀ = 4,0 m/s orientată de-a lungul planului înclinat, spre vârful acestuia. Corpul urcă pe planul înclinat până la înălțimea maximă h = 0,50 m față de baza planului înclinat, după care revine în punctul de lansare.
Determinați: lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului din momentul lansării până în momentul ajungerii la înălțimea h = 0,50 m;
Arată baremul
Răspuns: L_G = −10 J
A. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
L_G = −mgh - 3p
rezultat final L_G = −10 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp cu masa m = 2,0 kg este lansat de la baza unui plan înclinat foarte lung cu viteza v₀ = 4,0 m/s orientată de-a lungul planului înclinat, spre vârful acestuia. Corpul urcă pe planul înclinat până la înălțimea maximă h = 0,50 m față de baza planului înclinat, după care revine în punctul de lansare. Determinați:
lucrul mecanic efectuat de forța de frecare din momentul lansării până în momentul ajungerii la înălțimea h = 0,50 m;
Arată baremul
Răspuns: L_{F_f urcare} = −6 J
A. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
ΔE_c = L_total - 1p
ΔE_c = −½mv₀² - 1p
L_total = L_G + L_{F_f urcare} - 1p
rezultat final L_{F_f urcare} = −6 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Corpul din figura alăturată are masa m = 200 g și se află inițial în repaus în punctul A. Asupra corpului începe să acționeze forța de tracțiune orizontală F = 0,8 N, ca în figura alăturată. Corpul se deplasează fără frecare pe distanța AB = d₁ = 2 m, iar pe porțiunea de drum BC = d₂ = 1,5 m coeficientul de frecare la alunecare între corp și suprafața BC este μ = 0,2. Forța F⃗ acționează asupra corpului pe întregul traseu AC.
Calculați: lucrul mecanic efectuat de forța de tracțiune pe distanța AB;
Arată baremul
Răspuns: 1,6 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
L_F,AB = F · d₁ - 2p
rezultat final L_F,AB = 1,6 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Corpul din figura alăturată are masa m = 200 g și se află inițial în repaus în punctul A. Asupra corpului începe să acționeze forța de tracțiune orizontală F = 0,8 N, ca în figura alăturată. Corpul se deplasează fără frecare pe distanța AB = d₁ = 2 m, iar pe porțiunea de drum BC = d₂ = 1,5 m coeficientul de frecare la alunecare între corp și suprafața BC este μ = 0,2. Forța F⃗ acționează asupra corpului pe întregul traseu AC. Calculați:
Figura de la pagina 1 reprezintă traseul orizontal A–B–C, cu forța F⃗ orientată de la A spre C și porțiunea BC hașurată.
lucrul mecanic efectuat de forța rezultantă care acționează asupra corpului pe distanța BC;
Arată baremul
Răspuns: L_total = 0,6 J
A. Subiectul al III-lea.
c. Pentru: 4p
L_total = L_F,BC + L_Ff - 1p
L_F,BC = F·d₂ - 1p
L_Ff = −μmgd₂ - 1p
rezultat final L_total = 0,6 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Corpul din figura alăturată are masa m = 200 g și se află inițial în repaus în punctul A. Asupra corpului începe să acționeze forța de tracțiune orizontală F = 0,8 N, ca în figura alăturată. Corpul se deplasează fără frecare pe distanța AB = d₁ = 2 m, iar pe porțiunea de drum BC = d₂ = 1,5 m coeficientul de frecare la alunecare între corp și suprafața BC este μ = 0,2. Forța F⃗ acționează asupra corpului pe întregul traseu AC.
Calculați: energia cinetică a corpului în punctul C.
Arată baremul
Răspuns: 2,2 J
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
ΔE_c,BC = L_total - 1p
ΔE_c,BC = E_cC − mv_B²/2 - 2p
rezultat final E_cC = 2,2 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
O macara ridică uniform, pe verticală, un container cu masa m = 400 kg, aflat inițial pe sol. Containerul ajunge la înălțimea H = 15 m în intervalul de timp Δt = 30 s. Energia potențială gravitațională la nivelul solului este considerată nulă, iar frecările se neglijează. Determinați:
lucrul mecanic efectuat de greutatea containerului în timpul urcării acestuia până la înălțimea H;
Arată baremul
Răspuns: −60 kJ
III.a. Pentru: 4p
L = −m · g · H - 3p
rezultat final L = −60 kJ - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp având masa m = 1 kg se află în repaus pe o platformă orizontală situată la înălțimea h = 0,6 m față de sol. Sub acțiunea unei forțe constante F = 5√2 N, care formează cu orizontala unghiul α = 45°, ca în figura alăturată, corpul parcurge distanța d = 0,5 m. Când corpul ajunge la capătul platformei, acțiunea forței F⃗ încetează, iar corpul se desprinde de platformă. Mișcarea pe suprafața orizontală are loc cu frecare, coeficientul de frecare la alunecare fiind μ = 0,2. Se neglijează interacțiunea cu aerul. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului.
Determinați: lucrul mecanic efectuat de forța F⃗;
Arată baremul
Răspuns: L_F = 2,5 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 4p
L_F = F·d·cos α - 3p
rezultat final: L_F = 2,5 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp având masa m = 1 kg se află în repaus pe o platformă orizontală situată la înălțimea h = 0,6 m față de sol. Sub acțiunea unei forțe constante F = 5√2 N, care formează cu orizontala unghiul α = 45°, ca în figura alăturată, corpul parcurge distanța d = 0,5 m. Când corpul ajunge la capătul platformei, acțiunea forței F⃗ încetează, iar corpul se desprinde de platformă. Mișcarea pe suprafața orizontală are loc cu frecare, coeficientul de frecare la alunecare fiind μ = 0,2. Se neglijează interacțiunea cu aerul. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului. Determinați:
Figura de pe pagina 1 arată corpul pe platformă, forța F⃗ orientată oblic în sus spre dreapta, unghiul α față de orizontală, distanța d până la marginea platformei și înălțimea h față de sol.
viteza corpului după parcurgerea distanței d;
Arată baremul
Răspuns: v = 2 m/s
A. Subiectul al III-lea.
b. Pentru: 4p
ΔE_c = L_F + L_Ff - 1p
L_Ff = −μ(mg − F sin α)d - 1p
ΔE_c = mv²/2 - 1p
rezultat final: v = 2 m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp având masa m = 1 kg se află în repaus pe o platformă orizontală situată la înălțimea h = 0,6 m față de sol. Sub acțiunea unei forțe constante F = 5√2 N, care formează cu orizontala unghiul α = 45°, ca în figura alăturată, corpul parcurge distanța d = 0,5 m. Când corpul ajunge la capătul platformei, acțiunea forței F⃗ încetează, iar corpul se desprinde de platformă. Mișcarea pe suprafața orizontală are loc cu frecare, coeficientul de frecare la alunecare fiind μ = 0,2. Se neglijează interacțiunea cu aerul. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului.
Determinați: modulul impulsului corpului în momentul imediat anterior impactului cu solul.
Arată baremul
Răspuns: p = 4 kg·m/s
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: - 4p
p = m·v′ - 1p
ΔE_c = L_total - 1p
mv′²/2 − mv²/2 = mgh - 1p
rezultat final: p = 4 kg·m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O ladă cu masa m = 50 kg este deplasată pe o suprafață orizontală prin intermediul unui cablu inextensibil de masă neglijabilă, acționat de un motor, ca în figura alăturată. Coeficientul de frecare la alunecare dintre ladă și suprafața orizontală este μ = 0,2. La momentul t₀ = 0 s lada începe să se deplaseze, pornind din repaus (v₀ = 0 m/s). Accelerația imprimată lăzii este constantă și are valoarea a = 0,2 m/s².
Calculați: energia cinetică a lăzii la momentul t₁ = 8 s;
Arată baremul
Răspuns: 64 J
A. MECANICĂ - Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
E꜀₁ = ½mv₁² - 1p
a = (v₁ − v₀)/(t₁ − t₀) - 1p
rezultat final E꜀₁ = 64 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
O sanie cu masa m = 20 kg, aflată în vârful unui deal cu lungimea ℓ = 45 m și acoperit cu zăpadă, este lansată spre baza dealului, cu viteza v₀ = 4,0 m/s. Dealul este asimilat unui plan înclinat care formează cu orizontala unghiul α ≅ 37° (sin α = 0,60). Pe toată durata mișcării coeficientul de frecare la alunecare dintre sanie și zăpadă este constant și are valoarea μ = 0,10. Energia potențială gravitațională este considerată nulă la baza dealului.
Calculați energia cinetică a saniei în momentul lansării.
Arată baremul
Răspuns: 160 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
E_c₀ = mv₀²/2 - 2p
rezultat final E_c₀ = 160 J - 1p
Calculați energia potențială gravitațională a saniei în momentul în care trece prin punctul aflat la mijlocul distanței dintre vârful și baza dealului.
Arată baremul
Răspuns: 2,7 kJ
A. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
E_p₁ = mgh₁ - 2p
h₁ = (ℓ/2) sin α - 1p
rezultat final E_p₁ = 2,7 kJ - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
O sanie cu masa m = 20 kg, aflată în vârful unui deal cu lungimea ℓ = 45 m și acoperit cu zăpadă, este lansată spre baza dealului, cu viteza v₀ = 4,0 m/s. Dealul este asimilat unui plan înclinat care formează cu orizontala unghiul α ≅ 37° (sin α = 0,60). Pe toată durata mișcării coeficientul de frecare la alunecare dintre sanie și zăpadă este constant și are valoarea μ = 0,10. Energia potențială gravitațională este considerată nulă la baza dealului.
Calculați lucrul mecanic efectuat de greutatea saniei la deplasarea din vârful dealului și până la baza acestuia.
Arată baremul
Răspuns: L_G = 5,4 kJ
A. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
L_G = mgh - 2p
h = ℓ sin α - 1p
rezultat final L_G = 5,4 kJ - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp de masă m = 600 g este lăsat să alunece, pornind din repaus, din punctul A, situat la înălțimea h = 1,25 m, ca în figura alăturată. Corpul trece prin punctul B și intră pe porțiunea orizontală BC, de lungime d = 2,25 m. Pe porțiunea curbată AB frecările sunt neglijabile, iar pe porțiunea orizontală BC coeficientul de frecare la alunecare este μ = 0,2. În punctul C, corpul lovește un perete vertical fix, CD. Contactul cu peretele durează un timp Δt = 7·10⁻³ s, după care corpul se întoarce și se oprește în punctul B.
Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul suprafeței BC.
Determinați: energia mecanică a corpului în punctul A;
Arată baremul
Răspuns: E_A = 7,5 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
E_A = E_pA - 1p
E_pA = mgh - 1p
rezultat final: E_A = 7,5 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp de masă m = 600 g este lăsat să alunece, pornind din repaus, din punctul A, situat la înălțimea h = 1,25 m, ca în figura alăturată. Corpul trece prin punctul B și intră pe porțiunea orizontală BC, de lungime d = 2,25 m. Pe porțiunea curbată AB frecările sunt neglijabile, iar pe porțiunea orizontală BC coeficientul de frecare la alunecare este μ = 0,2. În punctul C, corpul lovește un perete vertical fix, CD. Contactul cu peretele durează un timp Δt = 7 · 10⁻³ s, după care corpul se întoarce și se oprește în punctul B.
Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul suprafeței BC.
Determinați: valoarea forței medii cu care peretele a acționat asupra corpului în intervalul de timp Δt.
Arată baremul
Răspuns: F = 6 · 10² N
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
m v²_Cîntoarcere / 2 = μmgd 1p
F = |Δp⃗|/Δt 1p
|Δp⃗| = m(v_C + v_Cîntoarcere) 1p
rezultat final: F = 6 · 10² N 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un balon meteorologic coboară vertical cu viteza constantă v = 6,0 m/s. La înălțimea h = 18,2 m față de sol, din balon se desprinde un corp cu masa m = 100 g. Interacțiunea corpului de masă m cu aerul se consideră neglijabilă. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului.
Calculați energia mecanică a corpului de masă m în momentul desprinderii sale din balon.
Arată baremul
Răspuns: 20 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
E = E꜀ + Eₚ - 1p
E꜀ = mv²/2 - 1p
Eₚ = mgh - 1p
rezultat final E = 20 J - 1p
În urma impactului cu solul, corpul pătrunde în sol pe o distanță d pe care o parcurge în Δt = 10 ms. Calculați valoarea medie a forței rezultante care acționează asupra corpului în timpul pătrunderii în sol.
Arată baremul
Răspuns: 200 N
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
E = mv_sol²/2 - 1p
Fₘ·Δt = mv_sol - 2p
rezultat final Fₘ = 200 N - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp de masă m = 2 kg este lansat cu viteza inițială v₀ = 5 m/s, de-a lungul unei suprafețe orizontale, ca în figura alăturată. Suprafața se află la înălțimea H = 0,8 m față de podea. Mișcarea pe suprafața orizontală are loc cu frecare, coeficientul de frecare la alunecare fiind μ = 0,4. După ce corpul parcurge distanța d = 2 m, ajunge la capătul suprafeței orizontale și cade pe podea. Se neglijează frecarea cu aerul și se consideră că energia potențială gravitațională este nulă la nivelul podelei.
Figura de la pagina 1 indică viteza inițială orizontală spre dreapta, distanța d până la marginea suprafeței și înălțimea H față de podea.
Calculați: energia cinetică inițială a corpului;
Arată baremul
Răspuns: E_c₀ = 25 J
A. MECANICĂ - Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
E_c₀ = mv₀²/2 - 2p
rezultat final E_c₀ = 25 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Un corp de masă m = 2 kg este lansat cu viteza inițială v₀ = 5 m/s, de-a lungul unei suprafețe orizontale, ca în figura alăturată. Suprafața se află la înălțimea H = 0,8 m față de podea. Mișcarea pe suprafața orizontală are loc cu frecare, coeficientul de frecare la alunecare fiind μ = 0,4. După ce corpul parcurge distanța d = 2 m, ajunge la capătul suprafeței orizontale și cade pe podea. Se neglijează frecarea cu aerul și se consideră că energia potențială gravitațională este nulă la nivelul podelei. Calculați:
valoarea vitezei corpului în momentul în care acesta ajunge la capătul suprafeței orizontale;
Arată baremul
Răspuns: v₁ = 3 m/s
c. Pentru: 4p
ΔE_c = L_total - 1p
L_total = L_Ff - 1p
ΔE_c = mv₁²/2 − mv₀²/2 - 1p
rezultat final v₁ = 3 m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp de masă m = 2 kg este lansat cu viteza inițială v₀ = 5 m/s, de-a lungul unei suprafețe orizontale, ca în figura alăturată. Suprafața se află la înălțimea H = 0,8 m față de podea. Mișcarea pe suprafața orizontală are loc cu frecare, coeficientul de frecare la alunecare fiind μ = 0,4. După ce corpul parcurge distanța d = 2 m, ajunge la capătul suprafeței orizontale și cade pe podea. Se neglijează frecarea cu aerul și se consideră că energia potențială gravitațională este nulă la nivelul podelei.
Figura de la pagina 1 indică viteza inițială orizontală spre dreapta, distanța d până la marginea suprafeței și înălțimea H față de podea.
Calculați: valoarea impulsului corpului în momentul imediat anterior impactului cu podeaua.
Arată baremul
Răspuns: p = 10 kg · m · s⁻¹
A. MECANICĂ - Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
mv₂²/2 = mv₁²/2 + m · g · H - 2p
p = m · v₂ - 1p
rezultat final p = 10 kg · m · s⁻¹ - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp având masa m = 1,0 kg se află inițial în repaus la baza unui plan înclinat cu unghiul α = 30° față de orizontală. Frecarea dintre corp și planul înclinat este neglijabilă. Asupra corpului acționează o forță de tracțiune constantă F = 40 N, orientată în lungul planului înclinat, ca în figura alăturată. După ce corpul parcurge distanța d = 20 cm, acțiunea forței F⃗ încetează, iar corpul continuă să urce pe plan. Planul înclinat este suficient de lung, astfel încât corpul nu părăsește suprafața planului înclinat. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la baza planului înclinat.
Determinați: lucrul mecanic efectuat de greutate în timpul urcării corpului, pe planul înclinat, pe distanța d = 20 cm;
Arată baremul
Răspuns: L_G = −1 J
III.a. Pentru: 3p
L_G = −mgh - 1p
h = d sin α - 1p
rezultat final: L_G = −1 J - 1p
Determinați: înălțimea h₁ la care se află corpul față de baza planului înclinat în momentul în care, în timpul coborârii, energia cinetică a corpului este egală cu energia potențială gravitațională din acel moment;
Arată baremul
Răspuns: h₁ = 0,4 m
c. Pentru: 4p
E_total = E_c + mgd sin α - 1p
E_total = mgh₁ + mv₁²/2 - 1p
mgh₁ = mv₁²/2 - 1p
rezultat final: h₁ = 0,4 m - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp având masa m = 2 kg cade, din repaus, de la înălțimea H = 50 m față de sol. După ce corpul parcurge în cădere liberă distanța d = 45 m, pe ultimii 5 m, asupra corpului acționează o forță constantă F, orientată vertical în sus, sub acțiunea căreia corpul se oprește în momentul atingerii solului. Pe toată durata mișcării, interacțiunea cu aerul se consideră neglijabilă. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului. Determinați:
energia potențială gravitațională în momentul în care corpul se află la înălțimea H = 50 m;
Arată baremul
Răspuns: 1000 J
A. MECANICĂ - Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
Eₚ₀ = mgH - 2p
rezultat final: Eₚ₀ = 1000 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Un corp având masa m = 2 kg cade, din repaus, de la înălțimea H = 50 m față de sol. După ce corpul parcurge în cădere liberă distanța d = 45 m, pe ultimii 5 m, asupra corpului acționează o forță constantă F, orientată vertical în sus, sub acțiunea căreia corpul se oprește în momentul atingerii solului. Pe toată durata mișcării, interacțiunea cu aerul se consideră neglijabilă. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului.
Determinați lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului în timpul căderii libere a acestuia pe distanța d = 45 m.
Arată baremul
Răspuns: L_G = 900 J
b. Pentru: 4p
L_G = mgd - 3p
rezultat final: L_G = 900 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
În bena (containerul) de masă m = 100 kg a unei macarale este încărcată o cantitate M = 0,8 t de ciment. Macaraua ridică uniform bena, la înălțimea H = 9,3 m față de nivelul solului, unde cimentul este descărcat în întregime. Ulterior, bena goală este coborâtă cu viteza constantă v = 0,5 m/s. După Δt = 18 s de la începutul coborârii uniforme, cablul de susținere al benei se rupe și aceasta cade. Se neglijează forțele de rezistență la înaintarea în aer. Energia potențială gravitațională este considerată nulă la nivelul solului. Determinați:
lucrul mecanic efectuat de forța de tensiune din cablul de susținere, la ridicarea benei, împreună cu încărcătura, de la nivelul solului până la înălțimea H;
Arată baremul
Răspuns: 83,7 kJ
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
L = T · H - 1p
T = (M + m)g - 1p
rezultat final L = 83,7 kJ - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
În bena (containerul) de masă m = 100 kg a unei macarale este încărcată o cantitate M = 0,8 t de ciment. Macaraua ridică uniform bena, la înălțimea H = 9,3 m față de nivelul solului, unde cimentul este descărcat în întregime. Ulterior, bena goală este coborâtă cu viteza constantă v = 0,5 m/s. După Δt = 18 s de la începutul coborârii uniforme, cablul de susținere al benei se rupe și aceasta cade. Se neglijează forțele de rezistență la înaintarea în aer. Energia potențială gravitațională este considerată nulă la nivelul solului.
Determinați: înălțimea la care se află bena față de nivelul solului în momentul ruperii cablului de susținere;
Arată baremul
Răspuns: h = 0,3 m
A. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
h = H − d - 1p
d = v · Δt - 2p
rezultat final h = 0,3 m - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
În bena (containerul) de masă m = 100 kg a unei macarale este încărcată o cantitate M = 0,8 t de ciment. Macaraua ridică uniform bena, la înălțimea H = 9,3 m față de nivelul solului, unde cimentul este descărcat în întregime. Ulterior, bena goală este coborâtă cu viteza constantă v = 0,5 m/s. După Δt = 18 s de la începutul coborârii uniforme, cablul de susținere al benei se rupe și aceasta cade. Se neglijează forțele de rezistență la înaintarea în aer. Energia potențială gravitațională este considerată nulă la nivelul solului. Determinați:
energia mecanică a benei în momentul ruperii cablului de susținere;
Arată baremul
Răspuns: 312,5 J
A. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
E = E_c + E_p - 1p
E_c = mv²/2 - 1p
E_p = mgh - 1p
rezultat final E = 312,5 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Un corp cu masa m = 200 g, considerat punctiform, este așezat inițial în punctul cel mai de sus al unei sfere fixe de rază R = 30 cm, ca în figura alăturată. Corpul pornește din repaus, alunecă fără frecare pe exteriorul sferei și se desprinde de aceasta când trece prin punctul în care unghiul format de raza sferei cu verticala este α ≃ 48° (cos α = 2/3). Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului.
Calculați: energia potențială gravitațională inițială a corpului;
Arată baremul
Răspuns: 1,2 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
Eₚᵢ = m · g · 2R - 3p
rezultat final Eₚᵢ = 1,2 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Un corp cu masa m = 200 g, considerat punctiform, este așezat inițial în punctul cel mai de sus al unei sfere fixe de rază R = 30 cm, ca în figura alăturată. Corpul pornește din repaus, alunecă fără frecare pe exteriorul sferei și se desprinde de aceasta când trece prin punctul în care unghiul format de raza sferei cu verticala este α ≅ 48° (cos α = 2/3). Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului.
Calculați: raportul dintre energia cinetică si energia potențială a corpului în momentul desprinderii;
Arată baremul
Răspuns: f = 1/5
c. Pentru: 4p
f = E_cB/E_pB - 1p
E_pB = mgR(1 + cos α) - 1p
E_pi = E_cB + E_pB - 1p
rezultat final f = 1/5 - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Corpul de masă m₁ = 200 g din figura alăturată se află pe o suprafață orizontală, în contact cu capătul liber al unui resort ideal de constantă elastică k = 500 N/m. În starea inițială resortul este comprimat cu x = AB = 10 cm, iar corpul de masă m₁ este menținut în punctul A. După eliberare, resortul se destinde și împinge corpul, care se deplasează pe suprafața orizontală. Pe porțiunea BC, de lungime d = 2 m, coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafață este μ = 0,4. În rest, frecările sunt neglijabile. După ce trece de punctul C, corpul de masă m₁ se cuplează cu un corp de masă m₂ = 100 g. Corpul m₂ este suspendat de un fir vertical de lungime ℓ = 1 m și se află în repaus. Firul este inextensibil și de masă neglijabilă. Cele două corpuri pot fi considerate puncte materiale.
Calculați: viteza corpului de masă m₁ la trecerea prin punctul B;
Arată baremul
Răspuns: v_B = 5 m/s
A. Subiectul al III-lea, III.a. Pentru: 3p
E_A = E_B - 1p
k · x²/2 = m₁ · v_B²/2 - 1p
rezultat final v_B = 5 m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Corpul de masă m₁ = 200 g din figura alăturată se află pe o suprafață orizontală, în contact cu capătul liber al unui resort ideal de constantă elastică k = 500 N/m. În starea inițială resortul este comprimat cu x = AB = 10 cm, iar corpul de masă m₁ este menținut în punctul A. După eliberare, resortul se destinde și împinge corpul, care se deplasează pe suprafața orizontală. Pe porțiunea BC, de lungime d = 2 m, coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafață este μ = 0,4. În rest, frecările sunt neglijabile. După ce trece de punctul C, corpul de masă m₁ se cuplează cu un corp de masă m₂ = 100 g. Corpul m₂ este suspendat de un fir vertical de lungime ℓ = 1 m și se află în repaus. Firul este inextensibil și de masă neglijabilă. Cele două corpuri pot fi considerate puncte materiale. Calculați:
Figura corespunzătoare de pe pagina 1 indică punctele A, B și C în această ordine pe suprafața orizontală, resortul fixat la stânga și corpul m₂ suspendat din punctul O, dincolo de C.
energia cinetică a corpului de masă m₁ la trecerea prin punctul C;
Arată baremul
Răspuns: E_cC = 0,9 J
A. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
ΔE_c = L_{F_f₁} - 1p
ΔE_c = E_cC − E_cB - 1p
L_{F_f} = −μm₁gd - 1p
rezultat final E_cC = 0,9 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Corpul de masă m₁ = 200 g din figura alăturată se află pe o suprafață orizontală, în contact cu capătul liber al unui resort ideal de constantă elastică k = 500 N/m. În starea inițială resortul este comprimat cu x = AB = 10 cm, iar corpul de masă m₁ este menținut în punctul A. După eliberare, resortul se destinde și împinge corpul, care se deplasează pe suprafața orizontală. Pe porțiunea BC, de lungime d = 2 m, coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafață este μ = 0,4. În rest, frecările sunt neglijabile. După ce trece de punctul C, corpul de masă m₁ se cuplează cu un corp de masă m₂ = 100 g. Corpul m₂ este suspendat de un fir vertical de lungime ℓ = 1 m și se află în repaus. Firul este inextensibil și de masă neglijabilă. Cele două corpuri pot fi considerate puncte materiale.
Calculați: viteza ansamblului celor două corpuri, imediat după cuplare;
Arată baremul
Răspuns: v′ = 2 m/s
A. Subiectul al III-lea, c. Pentru: 4p
m₁ · v_C = (m₁ + m₂) · v′ - 3p
rezultat final v′ = 2 m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un automobil cu masa m = 1,6 t coboară uniform accelerat pe o pantă înclinată cu un unghi α față de orizontală (sin α = 0,1). Viteza crește de la valoarea v₁ = 18 km/h la valoarea v₂ = 72 km/h într-un interval de timp Δt = 5 s. Puterea medie a motorului în acest interval de timp este Pₘ = 50 kW. Determinați:
lucrul mecanic efectuat de forța de tracțiune a motorului în intervalul de timp Δt;
Arată baremul
Răspuns: 250 kJ
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
Pₘ = L_tr/Δt - 3p
rezultat final L_tr = 250 kJ - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp punctiform de masă m₁ = 0,20 kg este lăsat să alunece liber, din punctul A, situat la înălțimea h = 1,25 m, ca în figura alăturată. În punctul C corpul lovește un alt corp punctiform, de masă m₂ = 0,40 kg, aflat în repaus. Imediat după impact, corpurile se cuplează și își continuă mișcarea împreună. Ulterior, corpul rezultat în urma impactului lovește capătul liber al unui resort de masă neglijabilă și de constantă elastică k = 1500 N·m⁻¹, fixat la celălalt capăt în punctul D. Pe porțiunile AB și CD frecările sunt neglijabile, iar coeficientul de frecare la alunecare dintre corpul de masă m₁ și suprafața BC este μ = 0,4. Se cunoaște lungimea porțiunii BC, d = 2 m. Determinați:
energia cinetică a corpului de masă m₁ când acesta ajunge în punctul B;
Arată baremul
Răspuns: 2,5 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
E_pA = E_cB - 1p
E_pA = m₁gh - 2p
rezultat final: E_cB = 2,5 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O săniuță cu masa m = 10 kg, aflată pe un plan înclinat, la înălțimea h = 6 m față de baza planului înclinat, este lansată spre baza planului cu viteza inițială v₀ = 3 m/s. Unghiul dintre suprafața planului înclinat și orizontală este α ≅ 37° (sin α = 0,6). Sania ajunge la baza planului cu viteza v₁ = 9 m/s după care își continuă mișcarea pe o suprafață orizontală până la oprire. Coeficientului de frecare la alunecare dintre săniuță și suprafață este același pe toată suprafața planului înclinat și pe orizontală. Trecerea săniuței de pe planul înclinat pe suprafața orizontală se face lin, fără modificarea modulului vitezei. Se consideră că energia potențială gravitațională este nulă la baza planului înclinat. Determinați:
energia mecanică a săniuței în momentul lansării spre baza planului înclinat;
Arată baremul
Răspuns: 645 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
E₀ = E_c₀ + E_p₀ - 1p
E_c₀ = mv₀²/2 - 1p
E_p₀ = mgh - 1p
rezultat final E₀ = 645 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Din vârful unui plan înclinat de lungime ℓ = 7,07 m (≅ 5√2 m), care formează unghiul α = 45° cu orizontala, alunecă liber un corp de masă m = 1 kg. Planul înclinat se continuă cu un plan orizontal, la capătul căruia se află un suport fix C de care este legat capătul unui resort elastic orizontal, inițial nedeformat, ca în figura alăturată. Masa resortului este neglijabilă. Mișcarea corpului pe planul înclinat și pe porțiunea AB a planului orizontal se face cu frecare (μ = 0,36). Trecerea pe porțiunea orizontală se face lin, fără modificarea modulului vitezei. Corpul, ajuns în punctul B, lovește resortul cu viteza v_B = 6 m/s. Comprimarea maximă a resortului este x = 12 cm. Pe porțiunea BC mișcarea are loc fără frecare. Se consideră energia potențială gravitațională nulă la baza planului înclinat. Determinați:
energia mecanică totală a corpului atunci când se află în vârful planului înclinat;
Arată baremul
Răspuns: E = 50 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
E = m·g·h - 2p
h = ℓ·sin α - 1p
rezultat final: E = 50 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Cele două corpuri din figura alăturată au masele m₁ = 400 g și respectiv m₂ = 100 g și sunt inițial în repaus. Corpul cu masa m₁ se află în punctul A la înălțimea h = 80 cm. În punctul C este fixat capătul unui resort elastic cu constanta elastică k = 100 N/m și lungimea în stare nedeformată CD = d = 30 cm. Corpul cu masa m₂ este așezat în contact cu capătul liber al resortului, la distanța d₀ = 20 cm față de punctul C. Coeficientul de frecare la alunecarea corpului cu masa m₂ pe suprafața CD este μ = 0,5. Deplasările corpurilor pe suprafețele AB și BD au loc fără frecare. Cele două corpuri, eliberate simultan, se întâlnesc și se cuplează pe porțiunea orizontală BD. Calculați:
lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului cu masa m₁ pe porțiunea AB;
Arată baremul
Răspuns: L_G₁ = 3,2 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
L_G₁ = m₁gh - 2p
rezultat final L_G₁ = 3,2 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Corpul cu masa m = 200 g din figura alăturată este lansat din punctul A, cu viteza inițială v₀ = 5 m/s, pe suprafața orizontală AB, a cărei lungime este d = 2 m. Coeficientul de frecare la alunecarea corpului pe suprafața AB este μ = 0,4. În punctul B corpul intră pe un plan înclinat cu unghiul α = 30°, forțele de frecare dintre corp și planul înclinat fiind neglijabile. Trecerea corpului de pe planul orizontal pe planul înclinat se face lin, fără modificarea modulului vitezei.
Calculați: energia cinetică a corpului în punctul A;
Arată baremul
Răspuns: E_cA = 2,5 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
E_cA = mv₀²/2 - 2p
rezultat final E_cA = 2,5 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Corpul cu masa m = 200 g din figura alăturată este lansat din punctul A, cu viteza inițială v₀ = 5 m/s, pe suprafața orizontală AB, a cărei lungime este d = 2 m. Coeficientul de frecare la alunecarea corpului pe suprafața AB este μ = 0,4. În punctul B corpul intră pe un plan înclinat cu unghiul α = 30°, forțele de frecare dintre corp și planul înclinat fiind neglijabile. Trecerea corpului de pe planul orizontal pe planul înclinat se face lin, fără modificarea modulului vitezei. Calculați:
distanța BC parcursă de corp până la oprirea pe planul înclinat.
Arată baremul
Răspuns: d_op = 0,9 m
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
mv_B²/2 = mgh - 2p
sin α = h/d_op - 1p
rezultat final d_op = 0,9 m - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp cu masa m = 1 kg este lansat cu viteza v₀ = 3 m/s de-a lungul unei suprafețe orizontale pe care se deplasează cu frecare. După ce corpul a parcurs distanța d = 2 m, el lovește capătul liber al unui resort orizontal nedeformat, pe care îl comprimă cu x = 8 cm. Celălalt capăt al resortului este fixat de un perete vertical și imobil. Deplasarea corpului se face cu frecare atât înainte, cât și după lovirea resortului. Coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafața orizontală este μ = 0,2, iar frecarea cu aerul se neglijează.
Calculați: energia cinetică a corpului în momentul lansării;
Arată baremul
Răspuns: E_c₀ = 4,5 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
E_c₀ = mv₀²/2 - 2p
rezultat final E_c₀ = 4,5 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp cu masa m = 1 kg este lansat cu viteza v₀ = 3 m/s de-a lungul unei suprafețe orizontale pe care se deplasează cu frecare. După ce corpul a parcurs distanța d = 2 m, el lovește capătul liber al unui resort orizontal nedeformat, pe care îl comprimă cu x = 8 cm. Celălalt capăt al resortului este fixat de un perete vertical și imobil. Deplasarea corpului se face cu frecare atât înainte, cât și după lovirea resortului. Coeficientul de frecare la alunecare dintre corp și suprafața orizontală este μ = 0,2, iar frecarea cu aerul se neglijează. Calculați:
valoarea impulsului mecanic al corpului la revenirea lui în poziția în care a atins resortul.
Arată baremul
Răspuns: p = 0,6 kg · m/s
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
p₁ = mv₁ - 1p
mv₁²/2 − mv²/2 = −2μmgx - 2p
rezultat final p = 0,6 kg · m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp de masă m = 0,5 kg este lansat din punctul A, cu viteza inițială orizontală v₀ = 6 m/s, de-a lungul unei suprafețe orizontale AB, ca în figură. După ce corpul parcurge distanța AB = d = 1 m, acesta începe să urce pe o suprafață curbă, care are secțiunea BC de forma unui sfert de cerc, de rază OB = OC = R = 0,8 m.
Deplasarea corpului pe suprafața AB are loc cu frecare, coeficientul de frecare fiind μ = 0,55, iar pe porțiunea BC frecările sunt neglijabile. Se neglijează rezistența la înaintare datorată aerului. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul suprafeței AB. Determinați:
energia cinetică inițială a corpului;
Arată baremul
Răspuns: 9 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 3p
E_c₀ = mv₀²/2 - 2p
rezultat final: E_c₀ = 9 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp de masă m = 150 g, considerat punctiform, este lansat, de la înălțimea h = 1,8 m față de sol, vertical în sus, cu viteza inițială v₀ = 8,0 m/s. Frecarea cu aerul se consideră neglijabilă, iar energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului.
Calculați energia mecanică a corpului în momentul lansării acestuia.
Arată baremul
Răspuns: E = 7,5 J
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
E₀ = E_c₀ + E_p₀ - 1p
E_p₀ = mgh - 1p
E_c₀ = mv₀²/2 - 1p
rezultat final: E = 7,5 J - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
Un corp de masă m = 150 g, considerat punctiform, este lansat, de la înălțimea h = 1,8 m față de sol, vertical în sus, cu viteza inițială v₀ = 8,0 m/s. Frecarea cu aerul se consideră neglijabilă, iar energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului.
Determinați modulul variației impulsului mecanic al corpului între momentul lansării și momentul în care acesta atinge solul.
Arată baremul
Răspuns: Δp₁₂ = 2,7 kg·m/s
A. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 3p
mv₀²/2 + mgh = mv₁²/2 - 1p
|Δp⃗₁₂| = mv₀ + mv₁ - 1p
rezultat final: Δp₁₂ = 2,7 kg·m/s - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un corp de masă m = 150 g, considerat punctiform, este lansat, de la înălțimea h = 1,8 m față de sol, vertical în sus, cu viteza inițială v₀ = 8,0 m/s. Frecarea cu aerul se consideră neglijabilă, iar energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul solului.
În urma impactului cu solul corpul se oprește, fără să se mai desprindă de pământ. Timpul scurs din momentul în care corpul atinge solul până la oprirea corpului este Δt = 15 ms. Determinați valoarea forței medii care acționează asupra corpului în intervalul de timp Δt.
Arată baremul
Răspuns: F_med = 100 N
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
Δp⃗₁f = F⃗_med·Δt - 1p
Δp₁f = mv₁ - 2p
rezultat final F_med = 100 N - 1p
Se consideră accelerația gravitațională g = 10 m/s².
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un corp de masă m₁ = 200 g, considerat punctiform, este lansat, cu viteza inițială v₀ = 4 m/s, de-a lungul unei suprafețe orizontale. Coeficientul de frecare dintre corp și suprafață este μ = 0,1. După ce corpul parcurge distanța d₁ = 3,5 m, acesta intră pe o suprafață orizontală fără frecări, ca în figura alăturată. După parcurgerea, fără frecare, a distanței d₂ = 1,5 m, corpul de masă m₁ se cuplează cu un alt corp de masă m₂ = 100 g, aflat în repaus. Corpul astfel format urcă, fără frecare, pe o suprafață curbă. Trecerea de pe suprafața orizontală pe cea curbă se face lin, fără modificarea modulului vitezei. Energia potențială gravitațională se consideră nulă la nivelul suprafeței orizontale.
Determinați: lucrul mecanic efectuat de forța de frecare la deplasarea corpului de masă m₁ de-a lungul suprafeței orizontale, la parcurgerea distanței d₁;
Arată baremul
Răspuns: −0,7 J
Se punctează oricare alte modalități de rezolvare corectă a cerințelor.
A. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
L_Ff = −μN₁ · d₁ - 1p
N₁ = m₁g - 1p
rezultat final: L_Ff = −0,7 J - 1p
Determinați: durata mișcării corpului de masă m₁ pe planul orizontal din momentul lansării și până la impactul cu m₂;
Arată baremul
Răspuns: 1,5 s
Se punctează oricare alte modalități de rezolvare corectă a cerințelor.
A. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
m₁v₁²/2 − m₁v₀²/2 = L_Ff - 1p
Δt₁ = 2d₁/(v₁ + v₀) - 1p
Δt₂ = d₂/v₁ - 1p
rezultat final Δt = 1,5 s - 1p
Determinați: valoarea energiei cinetice, imediat după impact, a corpului format;
Arată baremul
Răspuns: 0,6 J
Se punctează oricare alte modalități de rezolvare corectă a cerințelor.
A. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
m₁v₁ = (m₁ + m₂) · v - 2p
E_c = (m₁ + m₂) · v²/2 - 1p
rezultat final E_c = 0,6 J - 1p
Determinați: înălțimea maximă la care urcă, pe suprafața curbă, corpul format prin impact.
Arată baremul
Răspuns: 0,2 m
Se punctează oricare alte modalități de rezolvare corectă a cerințelor.
A. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
E_c = E_p - 1p
E_p = (m₁ + m₂) · g · h - 2p
rezultat final: h = 0,2 m - 1p