Fizică Alte teme
Exercitii rezolvate fizica bacalaureat probleme complexe
Problemele complexe de fizică pentru bacalaureat necesită aplicarea integrată a mai multor legi fizice și rezolvarea pas cu pas. Un exemplu tipic implică mișcarea pe un plan înclinat cu frecare și forțe elastice.
Enunț exercițiu
- 1 Datele problemei Un corp de masă m=2 kg este lansat cu v0=5 m/s pe un plan înclinat de unghi α=30°, coeficient de frecare μ=0,2. La baza planului se află un resort de constantă elastică k=200 N/m. Calculează comprimarea maximă a resortului.
- 2 Pasul 1: Energia mecanică inițială Ei = Ec + Ep = (1/2)*m*v0² + m*g*h, unde h = d*sinα. Dar d este necunoscut, deci folosim teorema energiei cinetice.
- 3 Pasul 2: Lucrul mecanic al forței de frecare Lf = -μ*m*g*cosα*d, unde d este distanța parcursă pe plan până la resort.
Rezolvare detaliată
- 1 Pasul 3: Aplicarea teoremei energiei cinetice ΔEc = Ltotal => 0 - (1/2)*m*v0² = -m*g*d*sinα - μ*m*g*cosα*d. Rezultă d = v0²/(2*g*(sinα+μ*cosα)) = 25/(2*9,8*(0,5+0,2*0,866)) ≈ 1,53 m.
- 2 Pasul 4: Energia la contactul cu resortul Viteza la baza planului: v² = v0² - 2*g*d*(sinα+μ*cosα) = 0, deci corpul se oprește exact la resort.
- 3 Pasul 5: Comprimarea resortului Energia potențială elastică = energia pierdută prin frecare pe distanța x de comprimare: (1/2)*k*x² = μ*m*g*cosα*x. Rezultă x = (2*μ*m*g*cosα)/k = (2*0,2*2*9,8*0,866)/200 ≈ 0,034 m = 3,4 cm.
Verifică întotdeauna unitățile de măsură și asigură-te că ai inclus toate forțele în calcule.