Задание № 13.

1. Момент количества движения точки и главный момент количества движения механической системы.

2. Материальная точка массой m = 2 кг движется вдоль оси OX под действием силы F = 8 – 4t, Н. Начальная скорость точки равна 5м/с. В какой момент времени точка изменит направление своего движения.

3. Тележка движется в вертикальной плоскости прямолинейно вдоль оси OX по закону x_т(t) = 2t⁴ + 5t² + 4, м. Относительно тележки по желобу, который представляет собой дугу окружности радиуса R = 3 м, движется материальная точка массой m по закону s_r = 3sin(t/2), м. Запишите уравнение относительного движения точки в векторном виде. Из каких составляющих будет складывать сила инерции точки? Запишите величину каждой из составляющих силы инерции.

4. Материальная точка массой m = 0.1 кг движется горизонтально под действием постоянной силы. За промежуток времени  = 2 с скорость точки возросла с величины v₁ = 3 м/с до v₂ = 9 м/с. Вычислите величину силы, действующей на точку.

5. Однородный горизонтальный диск массой m₁, кг и радиусом R, м вращается вокруг неподвижной вертикальной оси OZ, проходящей через его центр, по закону (t) = ct²/4, рад (c > 0). По ободу диска в сторону противоположную вращению движется материальная точка массой m₂, кг по закону s_r(t) = at³/2, м. Вычислите кинетический момент данной механической системы относительно оси вращения диска.

6. На однородный круглый цилиндр массой m₁, кг и радиусом R, м, намотана невесомая нить, которую начинают тянуть с постоянной по величине силой F, Н. Кроме того, к поверхности цилиндра с силой N, Н прижата тормозная колодка, коэффициент трения которой о поверхность цилиндра равен f. Запишите дифференциальное уравнение вращения цилиндра.

7. Колесо радиуса R, м и массой m, кг катится без скольжения по прямолинейному горизонтальному рельсу под действием постоянного вращающего момента M_вр, f – коэффициент трения скольжения,  – коэффициент трения качения. Вычислите сумму работ всех внешних сил, действующих на колесо, если центр тяжести колеса переместился на расстояние s.

8. Материальная точка массой m = 2 кг начинает движение из состояния покоя и движется вдоль пространственной кривой под действием силы, проекция которой на направление касательной равна F_ = 2s² + 3s + 5, Н, где s– дуговая координата. Начало отчета совмещено с начальным положением точки. Вычислите скорость точки к тому моменту, когда она пройдет вдоль кривой расстояние 10 м.

9. Балка А массой m₁, кг перемещается по горизонтали посредством двух однородных круглых цилиндров В и С массой m₂, кг и радиусом R, м каждый, катящихся без скольжения по гладкой горизонтальной поверхности. Скорость балки А равна v, м/с. Балка движется по поверхности цилиндров без проскальзывания. Вычислите кинетическую энергию данной механической системы.

Задание № 14.

1. Теорема об изменении моменте количества движения материальной точки и механической системы.

2. Материальная точка падает вертикально вниз. Величина силы сопротивления воздуха выражается следующей зависимостью R_c = kv, Н. Нарисуйте график зависимость скорости от времени, если начальная скорость точки v₀ > v_пред. Вычислите предельную скорость падения.

3. Материальная точка массой m движется относительно инерциальной системы отсчета по закону x(t) = 3 sin(t²), y(t) = 6t³, z(t) = 3cos(t²). Вычислите величину и проекции силы инерции точки на оси декартовой системы координат.

4. Используя теорему об изменении количества движения материальной точки вычислить время за которое тело, брошенное под углом  к горизонту с начальной скоростью v₀, поднимается на максимальную высоту.

5. Однородная прямоугольная пластина со сторонами a и b, м и массой m, кг вращается вокруг оси, проходящей через точку пересечения диагоналей перпендикулярно плоскости пластины, с угловой скоростью , с^-1. Вычислите кинетический момент данной механической системы.

6. Однородный стержень длиной 2l, м и массой m, кг лежит на оси OY декартовой системы координат, причем левая граничная точка стержня совпадает с началом координат O. Запишите моменты инерции стержня относительно осей OX, OY, OZ. Чему равен радиус инерции стержня относительно оси OZ?

7. Пружину с жесткостью с = 150 Н/м сжали до длины l₀ = 0,06 м и отпустили. Работа, совершенная силой упругости при восстановлении пружины равна 0,27 Дж. Чему равна длина восстановленной пружины?

8. Кинетическая энергия материальной точки при ее движении по пространственной кривой под действием постоянной силы увеличилась на 20 Дж за промежуток времени равный 2 с. Вычислите мощность силы, действующей на материальную точку.

9. Однородный круглый горизонтальный диск массой m₁ = 2, кг и радиусом R = 3, м вращается относительно неподвижной вертикальной оси, проходящей через его центр, по закону (t) = t³/3, рад. По ободу диска в сторону противоположную вращению движется материальная точка массой m₂ = 4, кг по закону s_r(t) = sin(t²/2), м. Вычислите кинетическую энергию данной системы.