Раздел 2. Основы молекулярно-кинетической теории

I.  Основы кинематики.

1. Какая скорость: средняя или мгновенная – указана на знаках дорожного движения, ограничивающих скорость движения автомобиля?

2. Автомобиль, двигаясь по прямой от пункта А, проехал 5 км, затем он развернулся и проехал в обратную сторону уже 8 км и остановился. Чему равны его путь и перемещение?

3. Автомобиль двигался со скоростью 72 км/ч. При торможении до полной остановки он проехал 400 м. определить ускорение и время торможения.

4. Автомобиль при торможении уменьшил скорость в течение 5 с от 68,4 км/ч до 39,6 км/ч. Считая движение автомобиля равнозамедленным, определить ускорение и расстояние, пройденное во время торможения.

5. При торможении автомобиль, движущийся со скоростью 72 км/ч, остановился через 5 с. Найти тормозной путь.

6. Какую скорость развивает автомобиль «Волга» за 16,5 с после начала движения, если он едет с ускорением 0,84 м/с2? Какой путь он пройдет за это время?

                       Движение тела по окружности.

7. Автомобиль движется со скоростью 60 км/ч. Сколько оборотов в секунду делают его колеса, если они катятся по шоссе без скольжения, а внешний диаметр покрышек колес равен 60 см? Найдите центростремительное ускорение внешнего слоя резины покрышек.

8. Скорость точек рабочей поверхности наждачного круга диаметром 300 мм не должна превышать 35 м/с. Допустима ли посадка круга на вал электродвигателя, совершающего 1400 об/мин; 2800 об/мин?

9. Диаметр передних колес трактора в 2 раза меньше, чем задних. Сравнить частоты вращения колес при движении трактора.

10. С какой скоростью автомобиль должен проходить середину выпуклого моста радиусом 40м, чтобы центростремительное ускорение было равно ускорению свободного падения?

11. С какой частотой должен вращаться шкив трансмиссионного вала диаметром 400 мм, чтобы скорость точек охватывающего шкив приводного ремня была 15 м/с? Ремень движется без проскальзывания.

II. Основы динамики.

Законы Ньютона.

12. Может ли автомобиль двигаться равномерно по горизонтальному шоссе с выключенным двигателем?

13. Почему не может остановиться автомобиль мгновенно после выключения двигателя?

14. Система отсчета связана с автомобилем. Будет ли она инерциальной, если автомобиль движется: а) равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе; б) ускоренно по горизонтальному шоссе; в) равномерно, поворачивая на улицу, расположенную под прямым углом; г) равномерно в гору; д) равномерно с горы; е) ускоренно с горы.

15. Указать и сравнить силы, действующие на автомобиль, когда он: а) стоит неподвижно на горизонтальном участке дороги; б) трогается с места; в) движется прямолинейно и равномерно по горизонтальному участку; г) двигаясь равномерно, проходит середину выпуклого моста; д) двигаясь равномерно, поворачивает; е) тормозит на горизонтальной дороге.

16. Почему автомобиль, шедший с большой скоростью, может пройти довольно значительное расстояние с выключенным двигателем?

17. Порожний грузовой автомобиль массой 4т начал движение с ускорением   0,3 м/с2. Какова масса груза, принятого автомобилем, если при той же силе тяги он трогается с места с ускорением 0,2 м/с2?

18. Масса легкового автомобиля равна 2 т, а грузового равна 8 т. Сравнить ускорения автомобилей, если сила тяги грузового автомобиля в 2 раза больше, чем легкового.

19. Чему равен радиус кривизны выпуклого моста, по которому движется автомобиль массой 10 т со скоростью 10 м/с? Вес автомобиля в верхней точке моста 50 кН.

20. Определить скорость движения автомобиля массой 2,5 т по выпуклому мосту, если радиус кривизны моста – 100 м, а вес автомобиля в средней точке моста равен 16 кН.

21. Автомобиль массой 1800 кг, двигаясь из состояния покоя по горизонтальному пути, через 10 с от начала движения достигает скорости 30 м/с. Определить силу тяги двигателя. Сопротивлением движению пренебречь.

22. Какой должен быть минимальный коэффициент сцепления между ведущими колесами автомобиля и горизонтальной дорогой, чтобы автомобиль мог двигаться с ускорением 2 м/с2? Считать, что вес автомобиля приходится на ведущие колеса. Сопротивлением движению пренебречь.

                            Сила упругости.

23. Спиральная цилиндрическая пружина передней подвески колес автомобиля «Жигули» имеет длину в свободном состоянии 360 мм и под действием силы 4,35 кН должна сжиматься до 230 мм. Пружина задней подвески колес автомобиля имеет длину 442 мм и под действием силы 4,4 кН сжимается до 273 мм. Найти жесткость пружин.

24. Найти удлинение буксирного троса жесткостью 100 кН/м при буксировке автомобиля массой 2 т с ускорением 0,5 м/с2. Трением пренебречь.

                        Сила трения.        

25. Во время пробуксовки автомобиля под колеса посыпают гравий. С какой целью?

26. Почему недопустимо использование шин со стертым рисунком протекторов?

27. Для каких целей в машине используют подшипники?

28. Почему при хранении солидола, дизельного масла и других смазочных материалов недопустимо попадания в них пыли и мелких твердых частиц?

29. По правилам эксплуатации, быстро вращающиеся детали смазывают чаще, чем те, что вращаются медленнее. Почему?

30. Почему между листами рессоры автомобиля вводят графит?

31. Почему нужно беречь тормозную колодку и тормозной барабан автомобиля от попадания между ними масла?

32. К каким последствиям приводит торможение «юзом»?

33. Почему опасно вести автомобиль по мокрой или обледенелой дороге?

34. Когда автомобиль резко трогается с места в сырую погоду, ведущие колеса автомобиля часто пробуксовывают. Как объяснить это явление? Как при этом можно увеличить силу тяги?

35. Автомобиль массой 6 т проходит закругление горизонтальной дороги радиусом 500 м с максимальной скоростью 36 км/ч. Определить коэффициент трения шин, а так же силу трения.

36. Через сколько времени остановиться автомобиль на прямой горизонтальной дороге, если его начальная скорость 15 м/с, масса - 1500 кг, а коэффициент трения 0,4?

37. Рассчитайте время, в течение которого автомобиль тормозит, и путь, пройденный автомобилем до остановки, если он двигался по горизонтальной прямолинейной дороге и пред торможением имел скорость 16 м/с. Коэффициент трения равен 0,4.

38. Автомобиль массой 5 т движется равномерно с горы, плоскость которой образует с горизонтом угол 30º. Определите силу тяги, развиваемую двигателем автомобиля, если коэффициент трения равен 0,7.

39. На участке дороги, где установлен дорожный знак,   

указанный на рис. 1, водитель применил аварийное торможение.

Инспектор ГБДД обнаружил по следу колес, что тормозной путь

 равен 12 м. Нарушил ли водитель правила движения,

 если коэффициент трения (резина по сухому асфальту) равен 0,6?

40. На горизонтальной дороге автомобиль делает поворот радиусом 16 м. Какую наибольшую скорость может развивать автомобиль, чтобы его не занесло, если коэффициент трения колес о дорогу равен 0,4? Во сколько раз измениться эта скорость зимой, когда коэффициент трения станет меньше в 4 раза?

41. Автомобиль «Жигули» массой 1 т, трогаясь с места, достигает скорости 30 м/с через 20 с. Найти силу тяги, если коэффициент сопротивления равен 0,05.

42. Автомобиль массой 4 т движется в гору с ускорением 0,2 м/с2. Найти силу тяги, если уклон равен 0,02, а коэффициент сопротивления 0,04. (Уклон измеряется отношением высоты h наклонной плоскости к её длине L и равен синусу угла α наклона плоскости к горизонту h/L = sinα).

    Импульс, механическая работа и энергия тел.

43. Как объяснить разрыв троса при буксировке автомобиля, если водитель резко трогает с места?

44. Масса самосвала в 18 раз больше массы легкового автомобиля, а скорость самосвала в 6 раз меньше скорости легкового автомобиля. Сравнить импульсы и кинетические энергии этих тел.

45. Автомобиль массой 2 т начинает разгоняться из состояния покоя по горизонтальному пути под действием постоянной силы. В течение 10 с он приобретает скорость 43,2 км/ч. Определить величину импульса, полученного автомобилем; величину действующей силы.

46. Для чего у автомобилей делают рессоры?

47. Бензовоз массой 5 т подходит к подъёму длиной 200 м и высотой 4 м со скоростью 15 м/с. В конце подъёма его скорость уменьшилась до 5 м/с. Коэффициент сопротивления равен 0,09. Найти а) изменение потенциальной энергии; б) изменение кинетической энергии; в) работу силы сопротивления; г) работу силы тяжести; д) силу тяги бензовоза.

48. Трактор типа Т-150 имеет тяговую мощность 72 кВт. С какой скоростью может тянуть этот трактор прицеп массой 5 т на подъём 0,2 при коэффициенте сопротивления 0,4?

49. Автомобиль массой 2 т затормозил и остановился, пройдя путь 50 м. Найти работу силы трения, изменение кинетической энергии автомобиля, если дорога горизонтальная, а коэффициент трения равен 0,4.

50. Автомобиль массой 1,5 т начинает разгоняться из состояния покоя по горизонтальному пути с ускорением 1 м/с2. Коэффициент сопротивления движению 0,02. Определить работу, совершаемую за первые 10 с секунд движения; среднюю мощность, развиваемую за этот промежуток времени; мгновенную мощность, развиваемую в конце 10 секунды; расстояние пройденное автомобилем до остановки после выключения двигателя в конце десятой секунды.

51. Автомобиль движется с постоянной скоростью по горизонтальной дороге. На что при этом расходуется энергия топлива?

Раздел 2. Основы молекулярно-кинетической     теории.

52. Горючим для пусковых двигателей является горючая смесь (бензина и воздуха). Отмечается, что сумма объемов бензина и воздуха не соответствует тому объёму, который получается при смешивании компонентов. Почему?

53. Почему при длительной работе автомобиля приходится доливать воду в охлаждающую систему двигателя (радиатор)?

54. Почему выхлопные газы при работе двигателя рассеиваются в воздухе?

55. Поршневые кольца и внутреннюю полость цилиндра для двигателя не шлифуют слишком гладко. Почему?

56. В цилиндре дизельного двигателя под действием поршня происходит сжатие воздуха. Объясните это явление с точки зрения МКТ.

57. Почему трудно отвинтить гайку, бывшую долгое время туго затянутой, хотя она выполнена из нержавеющей стали?

58. В цилиндре дизельного двигателя во время такта сжатия давление воздуха увеличилось от 0,8 • 105 Па до 3,0 • 106 Па, а объём уменьшается от 7,5 до 0,5 л. Какова температура в конце этого такта, если его начальная температура 47º?

59. Известно, что скорость движения молекул составляет несколько сот м/с. Почему же утечка бензина по запаху обнаруживается не сразу?

60. Каково назначение жалюзи, устанавливаемых перед радиатором теплового двигателя?

61. Смазочный материал не должен содержать воду. Для проверки на воду масло подогревают. Почему при этом масло, если оно содержит воду, пенится?

62. Во время образования в карбюраторе горючей смеси её температура понижается. Какова причина?

63. Почему перед выездом из гаража шины колес автомобиля накачивают до большего давления зимой, чем летом?

64. В цилиндре дизельного двигателя автомобиля КАМАЗ-5320 температура воз-духа в начале такта сжатия была 50º. Найти температуру в конце такта, если его объём уменьшается в 17 раз, а давление возрастает в 50 раз.

65. Определить температуру горючей смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания в конце такта сжатия по следующим данным: давление смеси в цилиндре до сжатия 0,75 ат, в конце сжатия 8,4 ат, температура смеси до сжатия 315 К, степень сжатия 6,3. (Степень сжатия – отношение наибольшего и наименьшего объёмов, занимаемых газом в цилиндре двигателя при крайних положениях поршня).

66. Давление воздуха в цилиндре дизеля в начале такта сжатия 0,85 ат, в конце такта сжатия 34 ат, а температура изменилась от 323 К до 923 К. определить степень сжатия. Сравнить полученный результат с табличным значением 6,3; объяснить причину столь значительного расхождения.

67. Какова плотность сжатого воздуха при 0ºС в камере колеса автомобиля, если он находится подавлением 0,17 МПа (избыточным над атмосферным)?

68. Давление воздуха в автомобильной камере при температуре -13ºС было  160 кПа (избыточное над атмосферным). Каким стало давление, если в результате длительного движения автомобиля воздух в камере нагрелся до 37ºС?

69. Какая масса воздуха требуется для наполнения камеры в шине автомобиля «Жигули», если объём её 12 л? Камеру накачивают при температуре 27ºС до давления 2,2 • 105 Па, молярная масса воздуха равна 29 • 10-3 кг/моль.

70. Давление в шинах автомобиля при температуре 20ºС равно 1,7 • 105 Па. Во время движения температура повысилась до 35ºС. Насколько увеличилось давление в шинах? (Объём считать постоянным).

71. Что обладает большей внутренней энергией: рабочая смесь, находящаяся в цилиндре ДВС к концу такта сжатия (до проскакивания искры), или продукт её горения к концу рабочего хода?

72. Автомобиль массой 4,6 т трогается с места на подъём, равный 0,025 и, двигаясь равноускоренно, за 40 с проходит 200 м. Найти расход бензина (в литрах) на этом участке, если коэффициент сопротивления 0,02 и КПД равен 20 %.

73. На сколько километров пути хватит автомобилю 40 л бензина, если вес автомобиля 35280 Н, общее сопротивление движению составляет 0,05 веса, КПД двигателя 18%. Движение считать равномерным. (Удельная теплота сгорания бензина 4,6 • 107 Дж/кг, плотность бензина 700 кг/м3).

          Испарение и конденсация. Смачивание.

74. Почему топливо, поступающее в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, испаряется наиболее интенсивно не во время такта всасывания, а во время такта сжатия?

75. Как изменяется свободная поверхность жидкости при распылении топлива в двигателе автомобиля?

76. Почему в качестве рабочей жидкости в термостате автомобиля применяют эфир, а не воду?

77. Зимой лобовое стекло автомобиля с помощью специальных вентиляторов обдувают воздухом. Какое это имеет значение?

78. Почему правила техники безопасности требуют, чтобы при открывании горловины радиатора автомобиля водитель стоял с подветренной стороны, защищая руки и лицо? 

79. Какой материал используется в масляном фильтре двигателя автомобиля? Почему?

80. Бензиновые капиллярные фильтры пропускают бензин, но не пропускают воду. Какая из этих жидкостей должна смачивать фильтры? Почему?

              Механические свойства твердых тел.

81. Строительная сталь марки GТ - 3 имеет предел прочности 4,5 • 108 Н/м2. Детали из этой стали должны работать с запасом прочности равным 3. Какое наибольшее напряжение можно допустить при этом условии?

82. Для чего необходим зазор в клапанах газораспределительного механизма?

83. Почему клапаны газораспределительных механизмов делают из высококачественной стали?

                             Термодинамика.

84. Давление в шинах автомобиля должно соответствовать его нагрузке. Если шины накачены слабо, то при движении автомобиля они нагреваются. Какие превращения энергии происходят при этом?

85. Можно ли считать адиабатным процесс сжатия воздуха в дизельном двигателе? Если – да, то почему?

86. Какие их четырех татов в двигателе внутреннего сгорания следует считать адиабатными?

87. В инструкции по эксплуатации автомобиля указывается, что заведенный двигатель должен 4-5 минут работать на холостом ходу, и только после этого можно включить скорость. В чем основная причина этого требования?

                       КПД тепловых двигателей.

88. Двигатель автомобиля «Волга» развивает мощность 75 л. с. и потребляет 0,23 кг бензина на 1 л. с в час. Определить КПД двигателя.

89. С какой скоростью движется грузовик, двигатель которого при развиваемой мощности 76,5 кВт израсходовал на пути 120 км 64 л бензина? КПД двигателя 32%.

90. Каков КПД тракторного двигателя, если расход дизельного горючего составляет 216 г/ч на 1 кВт?

91. Почему  топливо, подаваемое в конце такта сжатия в цилиндре, дизеля воспламеняется?

92. Мощность двигателя автомобиля 50 кВт. Определить расход бензина в 1 час, если КПД двигателя 25 %.