Bacalaureat fizica

Mecanica mai 2018 filiera teoretica

Examenul de bacalaureat national 2018

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 9
Se considera acceleratia gravitationala g = 10m/s².
I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Un corp este ridicat uniform de-a lungul suprafetei unui plan inclinat sub actiunea unei forte de tractiune. Deplasarea corpului are loc cu frecare. Se poate afirma ca:
a. lucrul mecanic efectuat de forta de frecare este pozitiv;
b. lucrul mecanic efectuat de forta de tractiune este negativ;
c. energia cinetica a corpului ramane constanta;
d. energia mecanica a corpului ramane constanta. (3p)
Raspuns:   c.  → (3p)
2. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, teorema variatiei impulsului mecanic pentru un punct material poate fi exprimata prin relatia:
   (3p)

Raspuns:   c.  → (3p)
3. Unitatea de masura in S.I. a marimii fizice exprimata prin produsul dintre forta si viteza este:
a. s·J;    b. J;    c. W·s;    d. W.    (3p)
Raspuns:   d.  → (3p)
4. Un corp avand masa m = 2 kg este ridicat vertical, cu acceleratia
a = 5m/s², prin intermediul unui resort cu constanta de elasticitate k = 200 N/m. Alungirea resortului are valoarea:
a. 30cm;    b. 20cm;    c. 15cm;    d. 10cm.   (3p)
Raspuns:   c. F_e = k·Δl,  Δl = m(a + g)/k = 0.15m. → (3p)
5. In graficul din figura alaturata este redata dependenta de timp a vitezei unui automobil pe parcursul franarii acestuia pana la oprire, intr-o miscare rectilinie. Acceleratia automobilului are valoarea:
a. -1,33m/s²;    b. -0,75m/s²;    c. -0,50m/s²;   
d. -0,25m/s².    (3p)
Raspuns:   b. 0 = v_o + a·t,  a = - 0.75m/s².  → (3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un corp de masa m = 1,7kg urca cu viteza constanta v = 5,1 m/s pe un plan inclinat foarte lung, sub actiunea unei forte orizontale si constante F ca in figura alaturata. Unghiul pe care planul inclinat îl formeaza cu orizontala este α = 37^o (sinα = 0,6), iar coeficientul de frecare la alunecare dintre corp si planul inclinat are valoarea μ = 0,2.
a. Determinati timpul in care corpul parcurge distanta d = 5.1m in lungul planului inclinat.
Rezolvare: d = v·Δt,  Δt = d/v = 1s.   → (3p)
b. Reprezentati fortele care actioneaza asupra corpului.
Rezolvare: Pentru desen corect se acorda (4p).
c. Calculati valoarea fortei F pentru care corpul urca cu viteza constanta pe planul inclinat.
Rezolvare: N = G_n + F_n = m·g·cosα + F·sinα,
F_f = μ·N = μ(m·g·cosα + F·sinα),
F_t = G_t + F_f,  F·cosα = m·g·sinα + μ(m·g·cosα + F·sinα),
F = [m·g(sinα + μ·cosα)]/(cosα - μ·sinα),
cosα = √(1 - sin²α) = 0.8,   F = 19N.   → (4p)
d. Actiunea fortei F inceteaza, corpul continua sa urce incetinit pe planul inclinat pana la oprire, apoi coboara spre baza planului inclinat. Determinati acceleratia cu care corpul coboara pe planul inclinat.
Rezolvare: m·a = G_t - F_f = m·g·sinα - μ·m·g·cosα,
 a=4.4m/s².   → (4p)

III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un corp de masa m = 0.2kg este aruncat vertical, de jos in sus, de la inaltimea h = 16m fata de sol, cu viteza initiala v_o = 4m/s. Se neglijeaza interactiunea cu aerul. Considerand ca energia potentiala gravitationala este nula la nivelul solului, calculati:
a. energia mecanica initiala a corpului;
Rezolvare: E_m = m·g·h + m·v²_o/2 = 33.6J.   → (4p)
b. lucrul mecanic efectuat de greutatea corpului din momentul aruncarii lui si pana la atingerea solului;
Rezolvare:  L_G = m·g·h = 32J.   → (3p)
c. inaltimea maxima, masurata fata de sol, la care ajunge corpul;
Rezolvare: E_i = E_m = E_f = m·g·H,
H = E_m/m·g = 16.8m.   → (4p)
d. valoarea impulsului mecanic al corpului la atingerea solului.
Rezolvare: m·g·H = m·v²_sol/2,   v_sol = √2·g·H = 18.3m/s,
p = m·v_sol ≈ 3.66kg·m/s.   → (4p)