background image

7. MASZYNY PROSTE 

 

Kołowrót: 

7.1. (N) Dwa ciała o masach m

1

 i m

2

 są połączone nieważką nicią przez bloczek. 

Bloczek,  którego  masę  zaniedbać,  jest  zawieszony  na  dynamometrze  do  sufitu. 
Z  jakim  przyspieszeniem  poruszają  się  masy,  jeśli  m

1

 > m

2

?  Znaleźć  siłę 

wskazywaną przez dynamometr. 

7.2.  Przez  bloczek  o  masie  M = 5 kg  i  promieniu  R = 0,1 m  przerzucono 
nieważką i nierozciągliwą nić na końcu której zawieszono klocki odpowiednio o 
masie  m

1

 = 10 kg  i  m

2

 = 50 kg.  Oblicz  przyspieszenie  z  jakim  poruszają  się 

klocki oraz naciągi nici. 

7.3.  (N)  Wyznaczyć  wskazania  dynamometrów  A  i  B  w  układzie  bloczków 
przedstawionym na rys.1, jeśli m

1

 = 300 kg, m

2

 = 100 kg. Masy bloczków można 

zaniedbać. 

7.4.  Kołowrót  (rys.2)  składa  się  z  dwóch  współosiowych  bębnów  o  masach 
odpowiednio  M  i  m  oraz  promieniach  odpowiednio  R,  r.  Na  bęben  o  większej 
ś

rednicy  nawinięta jest  lina  do  której  przyczepiono wiadro  o  masie  w. Jaką  siłę 

należy  przyłożyć  do  liny  nawiniętej  na  mniejszy  bęben  by  nadać  wiadru 
przyspieszenie a

7.5.  Na  korbę  kołowrotu  (rys.3)  o  długości  = 0,5 m  działamy  siłą  F = 500 N. 
Jaką  masę  możemy  podnosić  ze  stałą  prędkością  jeśli  bęben  kołowrotu  na 
ś

rednicę R = 0,25 m? Ile razy trzeba zwiększyć siłę by podnieś masę dwukrotnie 

większą? 

7.6. Na krawędzi dachu odważny Olek (rys.4) o masie M przymocował bloczek 
o  promieniu  R  i  momencie  bezwładności  I,  przez  który  przerzucił  nieważką  i 
nierozciągliwą linę. Na końcu liny zaczepił worek o masie w. Trzymając drugi 
koniec liny jechał na nartach po płaszczyźnie dachu, przy czym współczynnik 
tarcia  nart  o  dach  wynosi  µ.  Jakiego  przyspieszenia  doznaje  Olek?  Znaleźć 
naprężenia nici. 

 

Równia: 

7.7. Obręcz o masie = 2 kg i promieniu zewnętrznym = 5 cm stacza się z nachylonej powierzchni 
o  długości  l = 2 m  i  kącie  nachylenia 

α

 = 30

°

.  Znaleźć  moment  bezwładności  obręczy  względem  jej 

osi, jeżeli prędkość w końcowym punkcie nachylonej powierzchni równa się v = 3,3 m/s. 

7.8.  Kula  i  pełny  walec,  poruszające  się  z  jednakowymi  prędkościami,  toczą  się  po  nachylonej 
powierzchni do góry. Znaleźć stosunek wysokości, na które wtoczą się te ciała. 

7.9. Kulka stacza się z nachylonej powierzchni o długości l = 7 m. Powierzchnia tworzy z poziomem 
kąt 

α

 = 30

°

. Znaleźć prędkość kulki w punkcie końcowym nachylonej powierzchni. Tarcie zaniedbać. 

7.10.  Skrzynia  o  masie  100 kg  wciągana  jest  przy  pomocy  sznura  po  nachylonej  powierzchni  o 
długości 45 m na wysokość 6 m. Sznur ułożony jest równolegle do nachylonej płaszczyzny.  Znaleźć 
naprężenie  sznura,  które  jest  potrzebne  po  to,  aby  wciągnąć  skrzynię  ze  stałą  prędkością,  jeżeli 
współczynnik tarcia przylegających do siebie powierzchni równa się µ = 0,3. 

7.11.  Sanie  rozpoczynają  zsuwanie  się  po  powierzchni  wzgórza,  nachylonego  pod  kątem  30

0

  do 

poziomu, w odległości l = 10 m od jego podstawy. Po przebyciu w kierunku poziomym drogi s = 90 m 
sanie zatrzymały się. Znaleźć współczynnik tarcia sań o śnieg. 

rys.1 

 

rys.2 

 

rys.3 

rys.4 

background image

7.12. Ciało o masie 1000 kg porusza się do góry z prędkością 15 m/s po powierzchni o długości 30 m, 
tworzącej z poziomem kąt 30

°

. Siła tarcia równa jest 2000 N. Znaleźć pracę oraz moc osiąganą przy 

podnoszeniu ciała. 

7.13.  Aerosanie  o  masie  100 kg  poruszają  się  po  płaskim  odcinku  drogi  z  prędkością  30 km/h 
osiągając  moc  równą  22 kW.  Jaką  moc  powinny  one  rozwijać  przy  ruchu  w  górę  po  powierzchni 
nachylonej  pod  kątem  10

°

  z  tą  samą  prędkością?  Znaleźć  spadzistość  stoku  (kąt  nachylenia),  po 

którym aerosanie będą zsuwać się z prędkością 30km/h przy wyłączonym motorze. 

7.14. Kasa pancerna o masie 10t powinna być załadowana na samochód ciężarowy o wysokości 1,5 m 
przy pomocy desek o długości 6 m. Znaleźć najmniejszą siłę, jaka jest konieczna do załadowania kasy, 
jeżeli współczynnik tarcia µ = 0,35. 

7.15. Jaką minimalną pracę należy wykonać, aby wciągnąć blok o masie m na wysokość h po równi 
pochyłej o długości l, jeśli wiadomo, że siła tarcia bloku o równię wynosi F

T

? Jaka będzie prędkość 

bloku u podnóża równi zsuwającego się z wysokości h.  

7.16. U podnóża równi pochyłej o kącie nachylenia 

α

 stoi armata o masie M. Prędkość wystrzelonej z 

armaty kulki o masie m wyniosła v

m

. Na jaką wysokość na równi wzniesie się armata. 

7.17. U podnóża równi pochyłej o kącie nachylenia 

α

  zderzyły się idealnie niesprężyście dwa ciała 

odpowiednio o masie m i M, przy czym m. Z jakiej wysokości z równi zsunęło się ciało m, jeśli 
wiadomo,  że  przed  zderzeniem  prędkość  ciała  M  wynosiła  v

M

,  zaś  po  zderzeniu  ciała  pozostają  w 

spoczynku? 

7.18.  Po  płaszczyźnie  nachylonej  do  poziomu  pod  kątem 

α

  zsuwa  się  ciało,  które  przy  końcu  drogi 

uderza o ściankę prostopadłą do nachylonej powierzchni. Znaleźć wysokość, na którą podniesie się to 
ciało  ślizgając  się  ponownie  ku  górze,  jeżeli  początkowo  ciało  znajdowało  się  na  wysokości  h
Współczynnik tarcia ciała o powierzchnię równa się µ. Założyć, że zderzenie było idealnie sprężyste. 

 

Dźwignia: 

7.19. Drabina jest oparta o równą, gładką ścianę. Współczynnik tarcia między drabiną i podłogą równa 
się  µ = 0,4.  Znaleźć  największy  kąt  między  ścianą  i  drabiną,  przy  którym  drabina  nie  będzie  się 
ś

lizgać. 

7.20. Drabinę o długości 10 m i masie 1,5 kg przystawiono do gładkiej, pionowej ściany. Tworzy ona 
z płaszczyzną poziomą kąt 60

°

. Znaleźć siłę tarcia między drabiną i podłogą, która jest potrzebna po 

to, aby nie dopuścić do ślizgania się drabiny, kiedy człowiek o masie 60 kg znajduje się na drabinie w 
odległości 3 m od jej górnego wierzchołka. 

 

Łączone: 

7.21.  Na  skraju  równi  pochyłej  o  kącie  nachylenia 

α

 = 30° 

umieszczono  bloczek  o  masie  M = 5 kg  i  promieniu  R = 0,1 m.  Przez 
bloczek  przerzucono  nieważką  i  nierozciągliwą  nić.  Do  zwisającego 
końca  liny  przyczepiono  worek  o  masie  m

1

 = 10 kg.  Drugi  koniec 

przyczepiono  do  klocka.  Jaka  jest  masa  tego  klocka  oraz  naprężenia 
nici,  jeśli  wiadomo,  że  układ  porusza  się  ze  stałym  przyspieszeniem 
a = 1 m/s

2

,  zaś  współczynnik  tarcia  klocka  o  podłoże  równi  wynosi 

µ

 

= 0,25? Rozpatrz przypadek, gdy: 

a. worek porusza się w górę 
b. worek porusza się w dół. 

7.22.  Dwa  jednakowe  ciała  A  i  B  o  masie  m  związane  nitką  znajdują  się  na  nachylonych 
powierzchniach, tworzących z poziomem kąty 

α

 i 

β

. Ciało B zaczyna zsuwać się w dół po nachylonej 

powierzchni.  Z  jakim  przyspieszeniem  będą  poruszać  się  ciała  A  i  B,  jeżeli  współczynniki  tarcia 
równe są odpowiednio µ

1

 i µ

2

? Tarcie nitki o blok zaniedbać.