Принципи на механиката

Инерция

1. Какво гласи първият принцип на механиката?

   • Тялото винаги спира, ако върху него не действа сила
   • Тялото запазва скоростта си, ако равнодействащата сила е нула
   • Ускорението е пропорционално на масата
   • Всяко тяло пада с ускорение g

   Отговор: Тялото запазва скоростта си, ако равнодействащата сила е нула

   Ако върху тяло не действат сили или те се уравновесяват, то е в покой или се движи равномерно праволинейно.

2. Как се нарича явлението запазване на скоростта на тяло, когато действията на другите тела върху него се компенсират?

   • Дифузия
   • Деформация
   • Инерция
   • Резонанс

   Отговор: Инерция

   Когато действията на другите тела се компенсират, тялото запазва скоростта си. Това явление е инерция.

3. Защо в колата трябва да сме с предпазен колан?

   • За да не ни е студено
   • При рязко спиране тялото по инерция продължава напред
   • Заради силата на тежестта
   • За да седим удобно

   Отговор: При рязко спиране тялото по инерция продължава напред

   Коланът спира тялото, което по инерция би продължило движението си.

4. Защо пътниците в автобус се накланят напред при рязко спиране?

   • Защото ги бута въздухът
   • Поради инерцията на телата им
   • Защото седалките ги отблъскват
   • Поради увеличената сила на тежестта

   Отговор: Поради инерцията на телата им

   Автобусът намалява скоростта си, а телата на пътниците по инерция продължават да се движат напред.

5. Коя физична величина е мярка за инертността на тялото?

   • Масата
   • Скоростта
   • Обемът
   • Температурата

   Отговор: Масата

   Колкото по-голяма е масата на тялото, толкова по-трудно се изменя скоростта му.

6. Кой учен пръв стига до идеята за инерцията чрез опити с топчета по наклонени плоскости?

   • Исак Нютон
   • Архимед
   • Аристотел
   • Галилео Галилей

   Отговор: Галилео Галилей

   Галилей забелязва, че при по-малко триене топчето се движи все по-дълго, и стига до инерцията.

7. Кое от телата е най-инертно?

   • Лека кола с маса 1,5 t
   • Товарен камион с маса 10 t
   • Мотоциклет с маса 200 kg
   • Велосипед с маса 15 kg

   Отговор: Товарен камион с маса 10 t

   Мярка за инертността е масата: колкото по-голяма е масата, толкова по-трудно се изменя скоростта.

8. Защо прахът излиза от килима, когато го изтупваме?

   • Ударът наелектризира праха и той се отблъсква
   • Прахът е по-лек от въздуха и сам излита
   • Ударът намалява масата на праха
   • Килимът рязко се премества, а прахът по инерция остава на мястото си

   Отговор: Килимът рязко се премества, а прахът по инерция остава на мястото си

   При удара килимът започва да се движи, а прашинките по инерция запазват състоянието си и се отделят от него.

9. Монета лежи на картонче върху чаша. Рязко издърпваме картончето. Какво става с монетата?

   • Пада в чашата
   • Полита заедно с картончето
   • Остава във въздуха
   • Отскача нагоре

   Отговор: Пада в чашата

   По инерция монетата остава на мястото си и после пада в чашата.

10. Кой учен формулира закона за инерцията като първи принцип на механиката?

    • Архимед
    • Исак Нютон
    • Блез Паскал
    • Джеймс Джаул

    Отговор: Исак Нютон

    Нютон формулира трите принципа на механиката, като използва и изследванията на Галилей.

11. Топче лежи на пода на влак, който се движи равномерно. Влакът рязко завива наляво. Накъде ще се търкулне топчето спрямо вагона?

    • Наляво
    • Надясно
    • Назад
    • Остава на място

    Отговор: Надясно

    Топчето по инерция продължава да се движи право напред, а вагонът завива наляво, затова спрямо вагона топчето се отклонява надясно.

12. Космическа сонда далеч от звезди и планети изключва двигателите си. Как ще се движи?

    • Ще спре веднага
    • Ще забави и ще спре
    • Праволинейно и равномерно
    • Ще се върне назад

    Отговор: Праволинейно и равномерно

    Без сили, които да я спират, сондата запазва скоростта си по инерция.

13. Парашутист се спуска с постоянна скорост. Какво може да се каже за силите, които действат върху него?

    • Силата на тежестта е по-голяма от съпротивлението
    • Съпротивлението на въздуха уравновесява силата на тежестта
    • Съпротивлението е по-голямо от силата на тежестта
    • Върху него не действат сили

    Отговор: Съпротивлението на въздуха уравновесява силата на тежестта

    При равномерно праволинейно движение равнодействащата е нула, значи силите се уравновесяват.

14. В какви отправни системи е изпълнен първият принцип на механиката?

    • Във всички отправни системи
    • В инерциалните отправни системи
    • Само в отправни системи, които се движат с ускорение
    • Само в отправни системи, свързани с Луната

    Отговор: В инерциалните отправни системи

    Инерциални са отправните системи, в които тяло без компенсирани въздействия запазва скоростта си. В ускорено движещи се системи принципът не е изпълнен.

15. Кола се движи с постоянна скорост по права магистрала. Теглителната сила е 800 N. Колко е общата съпротивителна сила?

    • 0 N
    • 800 N
    • 1600 N
    • По-малко от 800 N

    Отговор: 800 N

    При постоянна скорост равнодействащата е нула, затова съпротивлението уравновесява теглителната сила.

Равнодействаща сила

1. Две сили 5 N и 7 N действат по една права в една и съща посока. Колко е равнодействащата им?

   • 12 N
   • 2 N
   • 35 N
   • 6 N

   Отговор: 12 N

   При еднаква посока силите се събират: 5 + 7 = 12 N.

2. Как се нарича силата, която има същото действие върху тялото, както няколко сили заедно?

   • Сила на триене
   • Сила на тежестта
   • Сила на реакция на опората
   • Равнодействаща сила

   Отговор: Равнодействаща сила

   Равнодействащата сила заменя действието на всички сили, приложени към тялото.

3. Две сили по 10 N действат по една права в противоположни посоки. Колко е равнодействащата им?

   • 20 N
   • 10 N
   • 0 N
   • 5 N

   Отговор: 0 N

   Силите са равни и противоположни: 10 − 10 = 0 N.

4. Две деца дърпат въже в противоположни посоки със сили 150 N и 120 N. Каква е равнодействащата?

   • 30 N към по-силното дете
   • 270 N
   • 30 N към по-слабото дете
   • 0 N

   Отговор: 30 N към по-силното дете

   При противоположни посоки се изважда: 150 − 120 = 30 N, посоката е на по-голямата сила.

5. Две сили действат по една права в противоположни посоки. Накъде е насочена равнодействащата им?

   • По посоката на по-голямата сила
   • По посоката на по-малката сила
   • Перпендикулярно на двете сили
   • Винаги вертикално нагоре

   Отговор: По посоката на по-голямата сила

   Равнодействащата е равна на разликата на силите и е насочена като по-голямата от тях.

6. Как се изобразява силата на чертеж?

   • Със стрелка (вектор)
   • С точка
   • С кръгче
   • С число без посока

   Отговор: Със стрелка (вектор)

   Силата има големина и посока, затова се изобразява със стрелка.

7. Върху тяло действат три сили по една права: 10 N надясно, 4 N наляво и 8 N наляво. Каква е равнодействащата?

   • 22 N надясно
   • 2 N надясно
   • 2 N наляво
   • 14 N наляво

   Отговор: 2 N наляво

   Наляво: 4 + 8 = 12 N, надясно: 10 N. Равнодействащата е 12 − 10 = 2 N наляво.

8. Какво се изменя, ако равнодействащата на силите върху тяло е различна от нула?

   • Масата на тялото
   • Плътността на тялото
   • Скоростта на тялото
   • Нищо не се изменя

   Отговор: Скоростта на тялото

   Ненулевата равнодействаща сила изменя скоростта на тялото, т.е. му придава ускорение.

9. Как трябва да са насочени две сили по 20 N, за да имат равнодействаща 40 N?

   • В противоположни посоки
   • В една и съща посока по една права
   • Под прав ъгъл
   • Под ъгъл 60°

   Отговор: В една и съща посока по една права

   Само сили в една посока се събират напълно: 20 + 20 = 40 N.

10. Две сили по една права са в противоположни посоки. Едната е 25 N, а равнодействащата е 10 N в посоката на силата 25 N. Колко е другата сила?

    • 35 N
    • 10 N
    • 15 N
    • 2,5 N

    Отговор: 15 N

    R = 25 − F, откъдето F = 25 − 10 = 15 N.

11. Две сили 6 N и 8 N действат върху тяло под прав ъгъл една спрямо друга. Колко е равнодействащата им?

    • 14 N
    • 2 N
    • 48 N
    • 10 N

    Отговор: 10 N

    Събираме силите по правилото на успоредника. Получава се правоъгълник и равнодействащата е диагоналът: √(36 + 64) = 10 N.

12. Как се движи тяло, ако равнодействащата на силите върху него е постоянна и различна от нула?

    • Равномерно праволинейно
    • Остава в покой
    • Винаги спира
    • С постоянно ускорение

    Отговор: С постоянно ускорение

    Постоянната сила дава постоянно ускорение a = F/m.

13. Каква е най-голямата и най-малката възможна равнодействаща на сили 6 N и 9 N, които действат по една права?

    • 15 N и 0 N
    • 54 N и 1,5 N
    • 15 N и 3 N
    • 9 N и 6 N

    Отговор: 15 N и 3 N

    В една посока: 6 + 9 = 15 N, в противоположни посоки: 9 − 6 = 3 N.

14. Върху тяло действат 4 N на север, 4 N на юг и 3 N на изток. Каква е равнодействащата?

    • 11 N на север
    • 3 N на изток
    • 3 N на запад
    • 0 N

    Отговор: 3 N на изток

    Силите на север и на юг са равни и противоположни и се уравновесяват. Остава само силата 3 N на изток.

15. Върху тяло с маса 2 kg действат сили 7 N надясно и 3 N наляво. Какво е ускорението му?

    • 2 m/s² надясно
    • 5 m/s² надясно
    • 3,5 m/s² надясно
    • 0,5 m/s² наляво

    Отговор: 2 m/s² надясно

    Равнодействащата е 4 N надясно, a = 4 : 2 = 2 m/s².

Тежест, тегло, опора

1. Каква е силата на тежестта, която действа на тяло с маса 5 kg? (g = 10 m/s²)

   • 5 N
   • 0,5 N
   • 500 N
   • 50 N

   Отговор: 50 N

   F = mg = 5·10 = 50 N.

2. В каква единица се измерва теглото на тялото?

   • килограм (kg)
   • джаул (J)
   • нютон (N)
   • паскал (Pa)

   Отговор: нютон (N)

   Теглото е сила, затова се измерва в нютони.

3. Коя сила привлича телата към Земята?

   • Силата на тежестта
   • Силата на триене
   • Вятърът
   • Изтласкващата сила

   Отговор: Силата на тежестта

   Земята привлича всички тела със сила на тежестта, насочена към центъра ѝ.

4. Какво е тегло на тялото?

   • Силата, с която тялото натиска опората или опъва окачването
   • Количеството вещество в тялото
   • Силата, с която опората действа на тялото
   • Масата на тялото в килограми

   Отговор: Силата, с която тялото натиска опората или опъва окачването

   Теглото е приложено към опората или окачването, а силата на тежестта е приложена към самото тяло.

5. Накъде е насочена силата на тежестта?

   • Вертикално надолу
   • Вертикално нагоре
   • Хоризонтално
   • По посоката на движението

   Отговор: Вертикално надолу

   Земята привлича телата към центъра си, затова силата на тежестта е насочена вертикално надолу.

6. С какъв уред може да се измери теглото?

   • Термометър
   • Линийка
   • Динамометър
   • Часовник

   Отговор: Динамометър

   Теглото е сила и се измерва с динамометър.

7. Чанта с маса 3 kg виси неподвижно на динамометър. Какво показва динамометърът? (g = 10 m/s²)

   • 3 N
   • 13 N
   • 30 N
   • 0 N

   Отговор: 30 N

   При покой теглото е равно на силата на тежестта: P = mg = 3·10 = 30 N.

8. Колко е теглото на космонавт в космически кораб, който обикаля Земята с изключени двигатели?

   • Нула (безтегловност)
   • Равно на силата на тежестта на Земята
   • Два пъти по-голямо от обичайното
   • Малко по-голямо от обичайното

   Отговор: Нула (безтегловност)

   Корабът и космонавтът падат свободно заедно, космонавтът не натиска опора и е в безтегловност. Силата на тежестта обаче продължава да действа.

9. Масата на космонавт на Земята е 70 kg. Каква е масата му на Луната?

   • 11,2 kg
   • 0 kg
   • 420 kg
   • 70 kg

   Отговор: 70 kg

   Масата не зависи от мястото, изменя се само силата на тежестта.

10. Книга лежи неподвижно на маса. Кои две сили, приложени към книгата, се уравновесяват?

    • Теглото и силата на реакция на опората
    • Силата на триене и теглото
    • Силата на тежестта и силата на реакция на опората
    • Силата на тежестта и теглото

    Отговор: Силата на тежестта и силата на реакция на опората

    И двете сили са приложени към книгата, равни са по големина и са противоположни. Теглото е приложено към масата.

11. Каква е силата на тежестта, която действа на тяло с маса 2 kg на Луната? (g_Л = 1,6 m/s²)

    • 20 N
    • 1,6 N
    • 3,2 N
    • 12,5 N

    Отговор: 3,2 N

    F = mg_Л = 2 · 1,6 = 3,2 N.

12. Към кое тяло е приложено теглото на книга, която лежи на маса?

    • Към книгата
    • Към масата
    • Към Земята
    • Към въздуха

    Отговор: Към масата

    Теглото е силата, с която книгата натиска опората, затова е приложено към масата.

13. Човек с маса 60 kg е в асансьор, който тръгва нагоре с ускорение 2 m/s². Колко е теглото му? (g = 10 m/s²)

    • 600 N
    • 480 N
    • 120 N
    • 720 N

    Отговор: 720 N

    N − mg = ma, откъдето N = m(g + a) = 60·12 = 720 N. Теглото е равно по големина на N.

14. Кутия с маса 4 kg лежи на маса и отгоре я натискаме вертикално надолу със сила 10 N. Колко е силата на реакция на опората? (g = 10 m/s²)

    • 40 N
    • 50 N
    • 30 N
    • 10 N

    Отговор: 50 N

    Кутията е в покой, затова реакцията уравновесява силата на тежестта 40 N и натиска 10 N: N = 40 + 10 = 50 N.

15. Кофа с маса 10 kg стои на пода. Теглим я нагоре с въже със сила 30 N, но тя не се отлепя. Колко е силата на реакция на опората? (g = 10 m/s²)

    • 130 N
    • 30 N
    • 70 N
    • 100 N

    Отговор: 70 N

    N = mg − F = 100 − 30 = 70 N.

Триене

1. Накъде е насочена силата на триене при плъзгане?

   • По посоката на движението
   • Вертикално нагоре
   • Обратно на движението
   • Към центъра на Земята

   Отговор: Обратно на движението

   Силата на триене при плъзгане пречи на движението и е насочена обратно на скоростта спрямо повърхността.

2. Как се намалява триенето между движещите се части на машините?

   • С посипване с пясък
   • С грапави повърхности
   • С увеличаване на натиска
   • Със смазване с масло

   Отговор: Със смазване с масло

   Маслото образува тънък слой между повърхностите и триенето намалява.

3. Какво ни помага да не се подхлъзнем, когато ходим?

   • Силата на тежестта
   • Изтласкващата сила
   • Съпротивлението на въздуха
   • Триенето между обувките и пода

   Отговор: Триенето между обувките и пода

   Триенето при покой позволява да се оттласкваме от пода.

4. От какво зависи силата на триене при плъзгане?

   • Само от скоростта на тялото
   • Само от лицето на допиране
   • От цвета на повърхностите
   • От силата на натиск и от вида на повърхностите

   Отговор: От силата на натиск и от вида на повърхностите

   F_тр = μN, където μ зависи от материала и обработката на повърхностите, а N е силата на натиск.

5. Кой вид триене при еднакви други условия обикновено е най-малък?

   • Триенето при плъзгане
   • Триенето при покой
   • Триенето при търкаляне
   • И трите са еднакви

   Отговор: Триенето при търкаляне

   Затова в машините се използват лагери и колела: при търкаляне триенето е много по-малко, отколкото при плъзгане.

6. Защо гумите на колите имат релеф (грайфер)?

   • За да увеличат сцеплението (триенето) с пътя
   • За да са по-леки
   • За да намалят триенето
   • За украса

   Отговор: За да увеличат сцеплението (триенето) с пътя

   Релефът подобрява сцеплението, особено на мокър път.

7. Сандък с маса 40 kg се плъзга по пода, а силата на триене е 80 N. Колко е коефициентът на триене? (g = 10 m/s²)

   • 2
   • 0,5
   • 0,02
   • 0,2

   Отговор: 0,2

   N = mg = 400 N, μ = F_тр/N = 80 : 400 = 0,2.

8. Защо през зимата заледените пътища се посипват с пясък?

   • За да се увеличи триенето
   • За да се намали триенето
   • За да се стопи ледът по-бързо
   • За да се намали масата на колите

   Отговор: За да се увеличи триенето

   Пясъкът прави повърхността грапава и коефициентът на триене нараства, затова гумите и обувките не се хлъзгат.

9. Какво е коефициентът на триене?

   • Произведението на сила и път
   • Отношението на силата на триене към силата на натиск
   • Масата на тялото
   • Скоростта при плъзгане

   Отговор: Отношението на силата на триене към силата на натиск

   μ = F_тр : N, затова няма мерна единица.

10. Защо парашутът намалява скоростта на падане?

    • Голямата му площ увеличава съпротивлението на въздуха
    • Намалява силата на тежестта
    • Намалява масата на парашутиста
    • Създава изтласкваща сила като във вода

    Отговор: Голямата му площ увеличава съпротивлението на въздуха

    Съпротивлението на въздуха зависи от площта на тялото и от скоростта му. Парашутът има голяма площ.

11. Шкаф с маса 50 kg е бутан с хоризонтална сила 100 N, но не помръдва. Колко е силата на триене при покой? (g = 10 m/s²)

    • 500 N
    • 50 N
    • 0 N
    • 100 N

    Отговор: 100 N

    Шкафът е в покой, значи силата на триене при покой уравновесява бутащата сила и е 100 N.

12. Как се изменя силата на триене при плъзгане, ако масата на сандъка се удвои, а повърхностите са същите?

    • Намалява 2 пъти
    • Не се изменя
    • Удвоява се
    • Увеличава се 4 пъти

    Отговор: Удвоява се

    F_тр = μN, а силата на натиск се удвоява.

13. Шейна с маса 20 kg се тегли равномерно по сняг с хоризонтална сила 10 N. Какъв е коефициентът на триене? (g = 10 m/s²)

    • 0,05
    • 0,5
    • 2
    • 0,2

    Отговор: 0,05

    При равномерно движение F = F_тр = 10 N. μ = 10 : 200 = 0,05.

14. Тяло с маса 2 kg се тегли с хоризонтална сила 10 N, а коефициентът на триене е 0,25. Какво е ускорението му? (g = 10 m/s²)

    • 5 m/s²
    • 2,5 m/s²
    • 1,25 m/s²
    • 7,5 m/s²

    Отговор: 2,5 m/s²

    F_тр = μmg = 0,25 · 20 = 5 N. Равнодействащата е 10 − 5 = 5 N, а a = 5/2 = 2,5 m/s².

15. Шайба с начална скорост 6 m/s се плъзга по лед и спира. Коефициентът на триене е 0,1. Какъв път изминава? (g = 10 m/s²)

    • 6 m
    • 36 m
    • 3,6 m
    • 18 m

    Отговор: 18 m

    a = μg = 1 m/s², s = v₀² : 2a = 36 : 2 = 18 m.

Втори принцип

1. Коя формула изразява втория принцип на механиката?

   • a = F/m
   • a = F·m
   • F = m/a
   • a = m/F

   Отговор: a = F/m

   Ускорението е право пропорционално на равнодействащата сила и обратно пропорционално на масата.

2. Как е насочено ускорението на тяло спрямо равнодействащата сила?

   • Обратно на силата
   • В посоката на силата
   • Перпендикулярно на силата
   • Винаги вертикално надолу

   Отговор: В посоката на силата

   Според втория принцип ускорението има посоката на равнодействащата сила.

3. Какво става с ускорението, ако масата на тялото се увеличи, а силата е същата?

   • Увеличава се
   • Намалява
   • Не се изменя
   • Става нула

   Отговор: Намалява

   a = F/m: при по-голяма маса ускорението е по-малко.

4. Сила 20 N действа на тяло с маса 4 kg. Какво е ускорението му?

   • 80 m/s²
   • 0,2 m/s²
   • 16 m/s²
   • 5 m/s²

   Отговор: 5 m/s²

   a = F/m = 20 : 4 = 5 m/s².

5. Как се изменя ускорението на тяло, ако равнодействащата сила се удвои, а масата е същата?

   • Намалява 2 пъти
   • Не се изменя
   • Увеличава се 4 пъти
   • Удвоява се

   Отговор: Удвоява се

   Ускорението е право пропорционално на силата: a = F/m.

6. Защо празен камион ускорява по-бързо от натоварен при същата теглителна сила?

   • Има по-малка маса
   • Има по-голяма маса
   • Има повече гориво
   • Триенето го тласка напред

   Отговор: Има по-малка маса

   По-малката маса при същата сила дава по-голямо ускорение.

7. Каква равнодействаща сила придава на кола с маса 1200 kg ускорение 1,5 m/s²?

   • 800 N
   • 1800 N
   • 180 N
   • 8000 N

   Отговор: 1800 N

   F = ma = 1200·1,5 = 1800 N.

8. Сила 15 N придава на тяло ускорение 3 m/s². Каква е масата на тялото?

   • 5 kg
   • 45 kg
   • 0,2 kg
   • 12 kg

   Отговор: 5 kg

   m = F/a = 15/3 = 5 kg.

9. Еднакви сили действат на тела с маси 2 kg и 6 kg. Как се отнасят ускоренията им?

   • 1 : 3
   • 1 : 1
   • 3 : 1
   • 1 : 12

   Отговор: 3 : 1

   При еднаква сила ускоренията са обратно пропорционални на масите: 6 : 2 = 3 : 1.

10. Сила 10 N действа на тяло с маса 2 kg, което е в покой. Каква скорост ще има тялото след 3 s?

    • 5 m/s
    • 30 m/s
    • 7,5 m/s
    • 15 m/s

    Отговор: 15 m/s

    a = 10 : 2 = 5 m/s², v = at = 5·3 = 15 m/s.

11. Как се изразява единицата нютон чрез основните единици на SI?

    • kg·m/s
    • kg·s²/m
    • kg·m/s²
    • kg/(m·s)

    Отговор: kg·m/s²

    От F = ma следва 1 N = 1 kg · 1 m/s².

12. Тяло с маса 5 kg се движи с постоянна скорост 4 m/s. Колко е равнодействащата сила върху него?

    • 20 N
    • 1,25 N
    • 9 N
    • 0 N

    Отговор: 0 N

    Щом скоростта е постоянна, ускорението е нула и F = ma = 0.

13. Кола с маса 1000 kg има теглителна сила 3000 N, а съпротивителните сили са общо 1000 N. Какво е ускорението ѝ?

    • 2 m/s²
    • 3 m/s²
    • 4 m/s²
    • 1 m/s²

    Отговор: 2 m/s²

    Равнодействащата е 3000 − 1000 = 2000 N, a = 2000 : 1000 = 2 m/s².

14. Кола с маса 1500 kg спира равнозакъснително от скорост 20 m/s за 5 s. Каква е спирачната сила?

    • 3000 N
    • 7500 N
    • 1500 N
    • 6000 N

    Отговор: 6000 N

    Ускорението е a = 20/5 = 4 m/s², а силата е F = ma = 1500 · 4 = 6000 N.

15. Тяло с маса 3 kg тръгва от покой и за 2 s изминава 12 m. Колко е равнодействащата сила?

    • 6 N
    • 18 N
    • 36 N
    • 9 N

    Отговор: 18 N

    a = 2s : t² = 24 : 4 = 6 m/s², F = 3 · 6 = 18 N.

Финален въпрос