Bacalaureat fizica

Mecanica 30 iunie 2017 filiera teoretica

Examenul de bacalaureat national 2017

Proba E. d)
Fizica
Filiera teoretica – profilul real, Filiera vocationala – profilul militar
♦ Sunt obligatorii toate subiectele din doua arii tematice dintre cele patru prevazute de programa, adica: A. MECANICA, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICA, C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICA
♦ Se acorda 10 puncte din oficiu.
♦ Timpul de lucru efectiv este de 3 ore.
A. MECANICA    Varianta 4
Se considera acceleratia gravitationala g = 10m/s².
I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Viteza de 6·10³cm/min exprimata in unitati de masura fundamentale din S.I. corespunde valorii:
a.  1 m/s;    b.  10 m/s;    c.  100 m/s;    d.  1000 m/s.    (3p)
Raspuns:   a. 6·10³cm/min = 60m/60s = 1m/s.  → (3p)
2. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, legea lui Hooke poate fi scrisa sub forma:
a.  Δℓ = F·S_o·ℓ_o/E;    b.  Δℓ = E·ℓ_o/F·S_o;    c.  Δℓ = E·ℓ_o·S_o/F;
d.  Δℓ = F·ℓ_o/E·S_o.   (3p)
Raspuns:   d.   → (3p)
3. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, unitatea de masura a marimii fizice exprimate prin produsul F·Δt este:
a.  N;    b.  W;    c.  N·s;    d.  W·s.    (3p)
Raspuns:   c.   → (3p)
4. Un automobil cu masa de 1 t are energia cinetica de 200 kJ. Viteza automobilului este egala cu:
a.  90 km/h;    b.  72 km/h;    c.  54 km/h;    d.  36 km/h.    (3p)
Raspuns:   b. E_c = m·v²/2,
v = √2·E_c/m = 20m/s = 72km/h.    → (3p)
5. In figura alaturata este reprezentata dependenta de timp a vitezei unui autoturism, in timpul franarii. Distanta parcursa de autoturism in timpul celor 8s de franare este:
a.  20m;    b.  25m;    c.  40m;    d.  80m.    (3p)
Raspuns:   d. 0 = v_o + a·t = 10m/s + a·8s,
a = - 1.25m/s²
x = v_o·t + a·t²/2 = 40m.   → (3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
O lada cu masa m = 2,0 kg este tractata cu viteza constanta pe o suprafata orizontala. Forta de tractiune F formeaza cu orizontala un unghi α ≅ 53^°(sinα = 0,8), deasupra acesteia. Forta de frecare la alunecare dintre lada si suprafata orizontala este F_f = 6N.
a. Reprezentati fortele ce actioneaza asupra lazii.
Rezolvare:   reprezentarea fortelor
   → (4p)
b. Determinati valoarea fortei F
Rezolvare:   F_x - F_f = 0,   F_x = F_f = 6N.
F_x = F·cosα = 6N,   F = F_x/cosα = F_x/√(1 - sin²α) = 10N.   → (3p)
c. Calculati valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre lada si suprafata orizontala.
Rezolvare:   N + F_y - m·g = 0,   F_f = μ·N,   F_y = F·sinα
μ = F_f/(m·g - F·sinα) = 0.5.   → (4p)
d. Presupunem ca miscarea lazii are loc in continuare pe aceeasi suprafata orizontala, iar forta de tractiune F este inlocuita de o forta de tractiune orizontala F₁ de modul 12 N. Determinati acceleratia lazii in aceasta situatie.
Rezolvare:   F₁ - F'_f = m·a,   a = (F₁ - μ·m·g)/m = 1m/s² .   → (4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un om ridica o lada cu masa m = 20kg, prin intermediul unui fir inextensibil si de masa neglijabila trecut peste un scripete fix, ca in figura. Omul trage de fir cu o forta F orientata vertical in jos, astfel incat sa ridice lada cu viteza constanta. Lada este ridicata de la nivelul solului pana la inaltimea h = 3 m in timpul Δt = 10s. Scripetele este lipsit de inertie si fara frecari. Determinati:
a. variatia energiei potentiale a lazii, in timpul ridicarii acesteia de la nivelul solului pana la inaltimea h;
Rezolvare:   ΔE_p = m·g·h = 600J.   → (3p)
b. puterea dezvoltata de om pentru ridicarea lazii pe distanta h = 3 m;
Rezolvare:   P = L/Δt = F·h/Δt = m·g·h/Δt = 60W.   → (4p)
c. energia cinetica a lazii in timpul ridicarii la inaltimea h;
Rezolvare:   E_c = m·v²/2 = m·(h/Δt)²/2 = 0.9J.    → (4p)
d. impulsul mecanic al lazii in momentul imediat anterior atingerii solului, daca lada este lasata sa cada liber din repaus de la înaltimea H = 3,2m.
Rezolvare:   p = m·v = m·√2·g·H = 160kg·m/s.    → (4p)