Examenul de bacalaureat national 2014
Proba E. d)
Fizica
Filiera tehnologica – profilul tehnic si profilul resurse naturale si protectia mediului.
♦ 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 10
Se considera acceleratia gravitationala g = 10m/s².
I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Daca lucrul mecanic efectuat de rezultanta fortelor care actioneaza asupra unui punct material aflat in miscare pe o suprafata orizontala este nul, atunci:
a. rezultanta fortelor este orientata in sens opus miscarii punctului material;
b. energia cinetica a punctului material este constanta;
c. rezultanta fortelor este orientata in sensul miscarii punctului material;
d. energia cinetica a punctului material creste. (3p)
Raspuns: b. L = ΔE_c = 0, E_c = E_co = const.  → (3p)
2. Un corp este ridicat uniform de-a lungul unui plan inclinat care formeaza unghiul α cu orizontala. Coeficientul de frecare la alunecare dintre corp si planul inclinat fiind μ, randamentul planului inclinat este:
a. sinα/(sinα + μ·cosα);  b. cosα/(sinα + μ·cosα);
c. cosα/(cosα + μ·sinα);  d. sinα/(cosα + μ·sinα). (3p)
Raspuns: a. η = L_util/L_total = F·d/(G_t + F_f)·d,
η = G_t/(G_t + μ·G_n) = sinα/(sinα + μ·cosα).  → (3p)
3. Unitatea de masura in S.I. a marimii fizice definite prin produsul dintre forta si distanta este:
a.  N;   b.  J;   c.  N·m;  d.  W.   (3p)
Raspuns: b. [L]_SI = J.  → (3p)
4. Un muncitor impinge cu o forta orizontala de valoare F = 90N , o lada situata pe o suprafata orizontala. Lada se deplaseaza cu viteza constanta. Puterea mecanica dezvoltata de muncitor este P = 72 W. Viteza lazii are valoarea:
a.  50,2 m/s;   b.  25,1 m/s;   c.  0.8 m/s;   d.  40,0 m/s.   (3p)
Raspuns: b. P = F·v,  v = P/F, v = 0.8 m/s.  → (3p)
5. Viteza unui mobil aflat in miscare rectilinie variaza in timp conform graficului alaturat. Distanta parcursa in intervalul de timp cuprins intre momentele t₁ = 0min si t₂ = 6min are valoarea de:
a.  240m;   b.  480m;   c.  720m;   d.  960m;  . (3p)
Raspuns: d. d = d₁ + d₂ = v₁·Δt₁ + v₂·Δt₂,
d = 4m/s·120s + 2m/s·240s = 960m.   → (3p)



II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un corp de masa m = 600 g este atasat unui resort de constanta elastica k = 1,5 N/cm si de masa neglijabila. Sistemul astfel format este asezat pe un plan inclinat de unghi α = 30^o. Se trage de capatul liber al resortului cu o forta de valoare F = 4.5N, orientata paralel cu suprafata planului inclinat, astfel incat corpul urca, cu viteza constanta, de-a lungul planului.
a. Reprezentati toate fortele care actioneaza asupra corpului in timpul deplasarii acestuia pe planul inclinat.
Rezolvare:   Fortele sunt reprezentate in figura alaturata.   → (3p)
b. Determinati valoarea alungirii resortului in timpul deplasarii corpului.
Rezolvare:   F = k·Δℓ  Δℓ = F/k,  Δℓ = 0.03m.  → (3p)
Rezolvare:   c. Determinati valoarea fortei de frecare dintre corp si planul inclinat.
F = F_e = G_t + F_f,  → F_f = F - m·g·sin30^o , F_f = 1.5N.  → (4p)
d. Calculati valoarea coeficientului de frecare la alunecare dintre corp si suprafata planului inclinat.
Rezolvare:   F_f = μ·G_n = μ·m·g·cos30^o,  μ = F_f/m·g·cos30^o,  μ = 1/2·√3.  →(4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un corp de masa m = 150g, considerat punctiform, este lansat, de la inaltimea h = 1.8m fata de suprafata pamantului, vertical in sus, cu viteza initiala v_o = 8m/s. Frecarea cu aerul se considera neglijabila, iar energia potentiala gravitationala se considera nula la suprafata pamantului. Determinati:
a. energia mecanica a corpului in momentul lansarii acestuia;
Rezolvare:   E_mo = E_co + E_po = m·v_o²/2 + m·g·h,  E_mo = 7.5J.  →(4p)
b. lucrul mecanic efectuat de greutate din momentul lansarii corpului pana in momentul in care acesta atinge inaltimea maxima;
Rezolvare:   ΔE_c = L_G,  - E_co = - m·v_o²/2 = = - 4.8J = L_G.  → (3p)
c. viteza corpului in momentul in care acesta atinge pamantul;
Rezolvare:   E_mo = E_m.sol = m·v²/2,  v = √2·E_O/m = 10m/s.  → (4p)
d. intervalul de timp care s-a scurs din momentul atingerii inaltimii maxime pana in momentul in care corpul atinge pamantul Rezolvare:    a = g = Δv/Δt = v/Δt,   Δt = v/g,  Δt = 1s.  → (4p)