Министерство образования и науки Хабаровского края

Краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное

учреждение

«Хабаровский промышленно-экономический техникум»

Методическая разработка

Профессиональная направленность в

преподавании физики

для обучающихся специальности 23.02.04

«Техническая эксплуатация подъемно-

транспортных, строительных, дорожных машин и

оборудования»

Учебно-методический практикум

Хабаровск-2022

Разработчик преподаватель КГБ ПОУ ХПЭТ КИРЮШИНА С.И.

Рецензент преподаватель КГБ ПОУ ХПЭТ Шестакова В.С.

Методическая разработка рассмотрена и одобрена на заседании цикловой

комиссии естественнонаучных дисциплин

Протокол №_____ от «______»_______2022

ПЦК____________С.В. Даниленко

1

Содержание

1. Пояснительная записка

2 Техническая литература и задачи профессионального содержания

для специальности 23.02.04

3.

Задачи по различным разделам физики для студентов

специальности 23.02.04

4. Методические указания к решению задач практической

направленности по специальности 23.02.04

5.Заключение

6.Список литературы

2

АННОТАЦИЯ

Учебная методическая разработка для преподавателей СПО содержит

материалы, позволяющие организовать практические занятия по дисциплине

«Физика». Даёт возможность познакомиться с опытом работы преподавателя

во время подготовки обучающихся к выполнению практических работ.

Данный методический практикум содержит не только разноплановые,

разноуровневые задания по темам дисциплины «Физика». Все задания по

физике несут практическую направленность, межпредметные связи таких

дисциплин,

как

математика,

материаловедение,

устройство

автомобилей

Обучение физике с таким подобранным материалом помогает обучающимся

познакомиться с будущей профессией, понять физические законы и явления,

научиться применять фундаментальные знания физики в своей профессии

В данной методической разработке подобраны задачи по специальности

23.02.04,

представлена

методика

преподавания

физике

с

практической

направленностью,

разобраны

примеры

решения

задач

по

физике

с

практической

3

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Сфера профессионального образования находится в постоянном развитии,

реагируя на изменения в экономике и обществе, поэтому возникают

качественно новые требования к уровню подготовки будущих специалистов.

Повышение требований к качеству подготовки специалистов определяет

необходимость целенаправленной деятельности по формированию и развитию

профессионально

важных

качеств.

Основные вопросы, которые интересуют учащихся с первого дня обучения

в профессиональном

заведении,

сводятся

к актуальности

выбранной

профессии в настоящее время, к вопросу о конкретных функциях будущей

специальности, о процессе обучения данной специальности, о тонкостях

и специфике

будущей

профессиональной

деятельности,

о приобретении

необходимых практических навыков.

Дисциплины общеобразовательного цикла, при изучении которых учащиеся

не видят реального, конкретного применения в будущей профессиональной

деятельности, вызывают у учащихся недовольство. При простом запоминании

они пригодны только для воспроизведения, а не для применения к решению

различных профессиональных задач. Такой подход к обучению дисциплинам

общеобразовательного цикла приводит к тому, что даже хорошо успевающие

учащиеся на занятиях по дисциплинам специальности с трудом «узнают»

полученные ранее методы исследования.

Потребность в новых знаниях

возникает у учащихся только при осознании их значимости для будущей

профессиональной деятельности, она отражает их умение находить ответы на

профессионально и жизненно важные вопросы, на все, что интересно

и находит практическое применение

Обучение

будет

успешным

тогда,

когда

каждая

предметная

область

воспринимается учащимся как необходимый элемент его профессионального

становления. Формирование профессиональной направленности должно идти

средствами всех изучаемых предметов.

Таким образом, необходимо так строить преподавание, чтобы учащиеся

постоянно ощущал,

что

изучая

общеобразовательную

дисциплину,

он

приближается к более глубокому пониманию своей специальности. Поэтому

подчеркивание информации, необходимой в будущей профессии, несомненно

активизирует действия учащегося, так как он понимает, что она дается ему не

для общей эрудиции, не как информация, которая может где-то пригодиться,

а как нужная информация для совершения конкретных действий специалиста

данного профиля.

При этом имеет большое значение профессионально направленные

дидактические материалы, использование которых способствуют повышению

роли общеобразовательных дисциплин в формировании профессионально

важных качеств у учащихся

Учебная дисциплина «Физика», входящая в общеобразовательный цикл, не

исчерпывается вкладом в систему знаний об окружающем мире и раскрытием

4

роли науки в экономическом и культурном развитии общества и государства.

Особенно ценны знания, полученные на занятиях по физике для

студентов, обучающихся профессиям и специальностям технического

профиля, для которых эта дисциплина является базовой.

Современный специалист, деятельность которого будет связана с любым

видом техники должен не только работать с этой техникой, но и знать

физические процессы, лежащие в её работе, уметь делать простейшие расчёты.

Цель профилирования дисциплины и реализации междисциплинарных

связей в преподавании физики в профессиональном обучении- расширить и

углубить знания, показать их практическое применение в жизни, пробудить у

студентов стремление к творчеству, помочь им это творчество проявить,

выработать умение быстро мыслить, а затем свои мысли кратко изложить и

суметь применить в практике.

Огромную роль в обучении физике играют задачи профессиональной

направленности. Для групп по специальности «Техническое обслуживание и

ремонт автомобильного транспорта», профессии «Автомеханик» физика

должна стать инструментом, с помощью которого студент может объяснить

многое, что происходит вокруг него в природе, но главное — применить

имеющиеся знания на практике, использовать формулы при необходимых в

работе расчётах.

В данном методическом пособии собраны задачи, связанные с получением

профессиональных знаний, некоторые примеры решения задач и приемы

работы

с

технической

справочной

литературой

для

решения

профессиональных задач, требующих знаний физических законов и явлений

Исходя из сказанного, можно сделать вывод, что целенаправленная и

научно организованная взаимосвязь в преподавании общеобразовательных

предметов и дисциплин профессионально — технического цикла способствует

возрастанию интереса студентов к физике, развитию теоретических и

профессиональных умений и навыков обучающихся, активизации их

мыслительной деятельности.

5

1 Техническая литература и задачи профессионального содержания

для специальности 23.02.04

Решать физические задачи можно, используя данные о современных

машинах. Этот материал может быть по – разному использован на уроках.

Иногда он может показать работу творческой мысли конструкторов и

инженеров,

сложность

процесса

создания

современной

техники

и

нереализованность некоторых отдельных интересных проектов

Сведения об отечественных самолетах

Самолет Ту-324

Он предназначен для региональных линий и призван

заменить устаревшиеЯк-40 и Ан-26

Основные характеристики

Длина 25.5м

Размах крыла-23.2 м

Высота-7.1м

Взлетная масса -23.7т

Коммерческая нагрузка 5.5 т

Сила тяги- 37436Н*2 (2 двигателя)

Крейсерская скорость 850км/ч

Высота крейсерского полета-11600м

Дальность полета при числе пассажиров52- 2500 км

Топливные затраты-23.6г/пассажир*км

Технический ресурс- 60000летных часов

Самолет Ту-330

Это высокоэкономичный широкофюзеляжный транспортно-грузовой самолет,

который может выпускаться в нескольких вариантах: грузовая машина для

воздушного

флота,

поисково-спасательная

машина для патрулирования и изучения ледовой

обстановки, танкер и самолет заправочный

Основные характеристикиДлина 42м

Размах крыла-43.5.2 м

Высота-14м

Взлетная масса -103500кт

Коммерческая нагрузка 35000 кг

Сила тяги -37436Н*2(2 двигателя)

Крейсерская скорость 850км

Дальность полета - 5600 км

Топливные затраты-140г/пассажир*к

6

Сведения об отечественных автомобилях

Две модели:ВАЗ-21045 и ГАЗ-310221-600

Характеристика

ВАЗ-21045

ГАЗ-310221-600

Число мест

5

7

Полная масса, кг

1475

2080

Масса снаряжения,кг

1020

1600

Скорость наибольшая в км/ч

125

150

Расход топлива, л на 100км

при скорости 90км/ч

при скорости 120 км/ч

5,2

7,5

7,3

10,3

Запас топлива, л

42

55

Марка топлива

ДТ

ДТ

Тип двигателя

ВАЗ-341

ГАЗ-560

Характеристики двигателя

число цилиндров

рабочий объем, см

3

ход поршня, мм

степень сжатия

мощность, кВТ/ч

4

1523

84

39

4500

4

2134

94

70

3800

Урал

Это грузовик повышенной проходимости, что для нашей страны особенно

ценно-ведь у нас столько болотистых мест, огромные пространства занимает

тундра ,тайга. Машина легко преодолевает грязь,броды ,рвы

Некоторые параметры

Двигатель дизельный,V-образный,8-цилиндровый

Мощность

двигателя

при

2000об/мин

220кВт(300л.с)

Крутящий

момент(максимальный)

при

1200-

1400об/мин1180Н*м

Масса полная 21900кг

Масса снаряжения 11590кг

Скорость максимальная 85км/ч

Запас топлива 300+210л

Ресурс хода (при скорости 60км/ч) 1060 км

Радиус поворота 13м

Преодолеваемые преграды

Подъем до 31

0

брод глубиной до 1,2м

ров шириной до 1м

Кабинка двухместная, комфортная.

ВАЗ-1108 «Калина»

Новая машина, показанная в 2000г. Цилиндр двигателя имеет увеличенный

рабочий объем и другие конструктивные формы, позволившие повысить

мощность двигателя и максимальный крутящийся момент. Тормоза у

7

двигателя

с

усилителем;

спереди

-

дисковые,

сзади

-

барабанные,

нетрадиционный забор воздуха для мотора и выпуск отработанных газов,

Некоторые характеристики

Двигатель-модель 11183

Мощность при 5600об/мин-50кВт(79л.с)

Число цилиндров-4

Рабочий объем -1596см

3

Ход поршня 75.5мм

Диаметр поршня 82мм

Масса полная 1475кг

Масса снаряжения 1000кг

Габариты 4030*1650*1500мм

Время разгона 12.5с

Радиус поворота 5.2м

Запас топлива 50л

Вид топлива-бензин АИ-95

Отечественные танки, принятые на вооружении

Танки, созданные в нашей стране, входят в состав вооруженных сил не только

России, но и многих других стран

Танк-это боевая гусеничная полностью бронированная машина высокой

проходимости, оснащенная мощным вооружением, вместе с тем и особая

транспортная

машина

.

Двигатель

,чаще

всего

дизель

–расположен

сзади ,здесь же находятся 2 коробки передач. В боекомплект входят несколько

типов снарядов,включая ракеты . Машина оснащена сильными средствами

защиты :пассивной в виде многослойной брони и активной ,способной

уничтожить выпущенные по танку снаряды. Некоторые характеристики этих

машин даны в таблице2

Таблица2 Отечественные танки

Марка

Боевая

масса,т

Габари

ты,мм

Мощность

двигателя,

л.с

Скорость

по

шоссе,км/

ч

Преодолеваем

ые преграды,м

Запас хода

по

шоссе,км

Эки

паж

Т-72

44

9530

840

60

0,8

2.8

1.2

500

3

Т-80У

46

9530

1250

70

0.9

2.8

1.4

400

3

Т-90

46.

9530

840

60

0.8

2.8

1.2

500

3

8

Формы работы с материалом

Задание 1 перевод числовой информации в словесно- речевую

Прочтите и вдумайтесь в цифровую информацию о каком-либо техническом

объекте (например Т-90). Составьте сообщение об этом объекте

Задание 2 Выполнение сравнения

1.Посмотрите технические характеристики двух однотипных объектов и

сравните эти машины по какому-либо параметру

2.Изучите приведенную информацию об одном типе машин и назовите те из

них,которые

А) могут развивать наибольшую скорость

Б) имеют наибольшую дальность полета

В) оснащены более мощными двигательными установками

Задание 3

Нахождение данных, необходимых для решения задачи

Задача1

Задача предложена без числовых данных и их нужно найти из предложенных

технических характеристик

Какую силу атмосферного давления испытывают крылья Ту-330 во время

стоянки ,если давления атмосферы нормальное

Задача2

Задача сформулирована подробно,но с пропусками конкретных числовых

данных. Нужно эти пропуски восполнить и задачу решить

Самолет модели ТУ-324 должен лететь по прямой равномерно с

крейскерской скоростью…в течение 1ч 45мин,затем совершить посадку ,а

после взлета развернуться на 180 градусов

и вновь лететь по прямой

равномерно 1ч со скоростью =80%от крейсерской скорости

Чему равныа) средняя скорость б) пройденное расстояние

Задание 4 Составление задач

4.1Выберите

любую

из

предложенных

технических

характеристик

автомашины и на ее основе составьте несложную задачу по кинематике,

динамике и решите задачу

4.2 Выберите из предложенной информации данные для составления

комбинированной задачи. Ее решение должно требовать знаний хотя бы из

двух тем и состоять из нескольких действий

Задание 5

Составьте задачу-информацию.Для этого вначале на основе прочитанных

сведений напишите краткую информацию о нем. Эта часть работы может

называться «Известно ли вам,что…»,затем ,используя приведенные числовые

данные придумайте физическую задачу .

Это часть работы будет называться « Моя задача о …»

Задание 6-создание таблицы

Переведите приведенную информацию о несколько однотипных объектах в

таблицу 3

9

Таблица3

Характеристика

Марка машины

Рекомендуемые задания развивают разные умения: составить рассказ по

таблице,создавать

техническую

таблицу,проводитьсравнения,находить

справочные данные,составлять физические задачи и конечно их решать

2.Задачи по различным разделам физики для студентов специальности

23.02.04 «Техническая эксплуатация подъемно- транспортных,

строительных, дорожных машин и оборудования»

Для

ребят

этой

специальности

будут

интересны

задачи

по

физике,связанные с конструкцией автомобиля и его эксплуатацией

Ниже представлены подборки задач по темам « Механические колебания и

волны», «Оптика»

Задачи закрепляют связь физики с основами производства и техники

Механические колебания



К какому виду колебаний относится движение поршня в цилиндре

двигателя автомашины



Для чего все вибрирующие блоки и узлы автомобиля крепятся с

резиновыми прокладками



Можно ли считать двигатель внутреннего сгорания автоколебательной

системой, если да, то что в нем а) колеблется б) служит источником

энергии, поддерживающим колебания в)играет роль ключа, открывающего

в определенный момент этот источник



Почему в кузове ненагруженной машины тряска происходит с большей

частотой чем в груженной



При некоторой скорости движения борта грузовой машины сильно

раскачиваются. Чем это вызвано



Какой прием применит водитель легкового автомобиля с пассажиром, для

того чтобы выехать из кювета, куда они случайно попали

Звук



Почему при выхлопе отработанных газов слышен звук



Какие узлы и детали при езде автомобиля издают звуки, шумы?



Каков принцип получения звука в сигнале «автомобиля»



Как вы думаете : когда звуковой сигнал, поданный автомобилем, слышен

дальше-в туман или в солнечную погоду?



Опытные шоферы оценивают давление воздуха в баллоне колеса

автомобиля

по

звуку,

издаваемому

баллоном

при

ударе

по

нему

металлическим предметом или в крайнем случае ногой. Как вы объясните этот

прием с точки зрения физики

10

Оптика



В каждом автомобиле есть система зеркал.Какие это зеркала. Объясните их

назначение



В туман водителям автомобилей рекомендуют укреплять на фары

желтые стекла. Зачем?



Такие понятия как «ближний» и «дальний» свет известны всем. В чем

кроется секрет осветительной фары автомобиля?



Чем объясняется ,что водитель и пассажиры автомобиля в яркий

солнечный день видят пешеходов ,а те их не видят



На лобовое стекло автомобиля попали капли воды. Шофер сразу же

включил дворники. В чем с точки зрения физики причина беспокойства

водителя ?

Физика дорожного движения



Неровности дороги видны днем хуже, чем ночью при освещении дороги

фарами автомашины .Почему?



Водители

транспортных

средств

нелестно

отзываются

о

коллегах,едущих в другую сторону в ночное время суток,если те не

переключат дальний сет на ближний. В чем физическая причина этого

недовольства



Почему в свете фар автомобиля лужа на асфальте ночью кажется

водителю темным пятном



Почему для светофора выбраны красный ,желтый и зеленый цвета?



В светофоре появляются различного цветасигналы: красный ,желтый и

зеленый. А ведь внутри находится один источник света. Почему?



Чем вы объясните тот факт, что когда в темное время суток на

дорожный несамосветящийся сигнал попадает свет фар едущего автомобиля,

сигнал начинает светится и светится еще некоторое время ,хотя свет на него

уже не падает



В 1886 году в Германии появились первые машины, приводимые в

движение ДВС (двигателем внутреннего сгорания). Максимальная скорость

автомобиля Карла Бенца составляла 16 км/ч. Mercedes-AMG GT S 2016 года

проходит четверть мили за 11, 5 секунд. Во сколько раз отличаются скорости

автомобилей? 1 миля примерно равна 1609,34 м.



Средняя скорость океанического лайнера составляет 17-19 узлов (один

узел равен 1, 852 км/ч). Самым большим круизным лайнером считается

«AllureoftheSeas» (Очарование морей), его длина 362 м. Рассчитайте, за какое

время (в с) лайнер преодолеет расстояние сравнимое с его длиной, если будет

двигаться со скоростью 18 узлов?



MLX 01 (Япония) самый быстрый поезд на магнитной подушке. 603 км/

ч, такую скорость удаётся ему развивать. Airbus A380 (один из инженерных

центров расположен в Москве) – пассажирский самолёт, имеет максимальную

11

скорость 283 м/с. Какой путь преодолеют транспортные средства за 15 мин,

какое из них движется быстрее?



Автомобиль и велосипедист движутся навстречу друг другу со

скоростями соответственно 20 и 5м/с. Расстояние между ними в начальный

момент времени равно250м. Написать уравнения движения тел и построить

графики зависимости x = x(t). Систему отсчета связать с землей. Считать, что

положение автомобиля при t=0 совпадает с началом отсчета, а ось x

направлена в ту же сторону, что и скорость движения автомобиля.

Графически и аналитически определить: а)место и время их встречи; б)кто из

них раньше пройдет сотый метр и на сколько раньше; в)расстояние между

ними через 5с; г)где находился автомобиль в тот момент, когда велосипедист

проходил точку с координатой 225м; д.)когда велосипедист проходил точку, в

которой автомобиль был через 7,5с после начала движения; е)в какие моменты

времени расстояние между ними было 125м; ж)какую точку автомобиль

прошел раньше велосипедиста на 12,5с



Необходимо погрузить зерно в автомобиль из бункера комбайна,

убирающего хлеб. Как это сделать, не останавливая комбайн?



Какую линию представляет собой траектория какой-либо точки колеса

автомобиля относительно его корпуса во время движения? Какова траектория

колеса относительно земли



На

некоторых

участках

дороги

устанавливают

знак

«Ограничение скорости» (рис. 1), где движение с превышающей скоростью

запрещено. Что обозначено на этом дорожном знаке?

Рис.1



При движении автомобиля стрелка спидометра «замерла» на отметке

«45» его шкалы (рис. 2). Как движется автомобиль в этом случае?

Рис. 2



На

автотренажере

приобретают

навыки

по

управлению

автомобилем. Тренажер состоит из двух валов и ленты, приводимой в

движение колесами автомобиля, привязанного к задней стене автокласса (рис.

3).

Относительно,

каких

тел

находится

в

движении

автомобиль?

Относительно, каких тел его скорость равна нулю? Каково показание

спидометра автомашины, если скорость ленты 10 м/с?

Рис. 3



Легковой

автомобиль

движется

со

скоростью

20м/с

за

грузовым, скорость которого 16,5м/с. В момент начала обгона водитель

легкового

автомобиля

увидел

встречный

междугородный

автобус,

12

движущийся со скоростью 25м/с. При каком

наименьшем расстоянии до автобуса можно

начинать

обгон,

если

в

начале

обгона

легковая машина была в 15м от грузовой, а к

концу обгона должна быть впереди грузовой

на 20м?



Скорость продольной подачи резца токарного станка 12см/мин.

А поперечной подачи 5см/мин. Какова скорость резца в системе отсчета,

связанной с корпусом станка?



Диаметр трубы нефтемагистрали Самотлор —Усть -Балык —

Курган — Уфа — Альметьевск составляет 1220 мм (площадь поперечного

сечения S =

1,17

м

2

).

Какое

количество

нефти

проходит

в

год

по

нефтепроводу, если жидкость течет со скоростью 1 м/с?



По параллельным путям навстречу друг другу движутся два

поезда. Скорость одного из них относительно земли 20 м/с, скорость

второго — 25 м/с. На какое расстояние удаляются друг от друга локомотивы

поездов за 1 с с момента их встречи

Трактор

«Кировец»

трогается

с

места

на

первой

передаче,

а

спустя 15с водитель переключает другую передачу. На графике (рис. 5)

изображена

зависимость

пути

трактора

от

времени.

Определите

по

графику скорость трактора на первой передаче? Какой она стала после

переключения скорости? Какой путь прошел трактор за 35 с сначала

движения? Какова его средняя скорость на этом пути?

рис.5



Резец строгального станка во время рабочего хода от одного крайнего

положения до другого s движется со скоростью v

t

= 5 м/с.

Скорость, с которой режущий инструмент возвращается в исходное

положение, равна у

а

= 8 м/с (рис. 6). Какую среднюю скорость

развивает

резец станка за время полного хода

(движение

туда и

обратно)?

Рис.6



На

рисунке

7

изображена

поверхность

жидкости

в

цистерне

бензовоза при различных видах движения. В каком случае бензовоз

движется равномерно? В каком увеличивает скорость и в каком замедляет

движение?

рис.7

13



Автомобиль проехал первую половину пути со скоростью 10м/с, а

вторую половину пути со скоростью 15м/с. Найти среднюю скорость на всем

пути.



За время 20с автомобиль, двигаясь с ускорением,

увеличил свою

скорость с 12 до 20м/с. Найдите ускорение автомобиля.



За какое время автомобиль, двигаясь из состояния покоя с ускорением

1,2м/с², пройдет 60м.



При аварийном торможении автомобиль, движущийся со скоростью

54км/ч, останавливается через 5с. Найти тормозной путь.



При скорости v

1

= 15 км/ч тормозной путь автомобиля равен S

1

= 1,5 м.

Каким будет тормозной путь S

2

при скорости v

2

= 90 км/ч? Ускорение в обоих

случаях одно и то же.



Движения двух автомобилей по шоссе заданы уравнениями

х

1

= 21 + 0,21

2

и х

2

= 80 - 41. Описать картину движения. Найти: а)время и

место встречи автомобилей; б)расстояние между ними через 5 с от начала

отсчета времени; в)координату первого автомобиля в тот момент времени,

когда второй находился в начале отсчета.



Циркулярная пила имеет диаметр 600 мм. На ось пилы насажен шкив

диаметром 300 мм, который приводится во вращение посредством ременной

передачи от шкива диаметром 120 мм, насаженного на вал электродвигателя.

Какова скорость зубьев пилы, если вал двигателя совершает 1200 об/мин?



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?



С какой скоростью автомобиль должен проходить середину выпуклого

моста радиусом 40 м, чтобы центростремительное ускорение было равно

ускорению свободного падения?



Найти

центростремительное

ускорение

точек

колеса

автомобиля,

соприкасающихся с дорогой, если автомобиль движется со скоростью 72 км/ч

и при этом частота обращения колеса 8 с-

1

.

Законы сохранения



Найти импульс грузового автомобиля массой 10 т, движущегося со

скоростью 36 км/ч, и легкового автомобиля массой 1 т, движущегося со

скоростью 25 м/с.



Трактор

тянет

сеялку

по

горизонтальному

участку

поля.

По

преодолению какой силы трактор совершает работу?



Автомобиль, находящийся на горизонтальном участке дороги, трогает с

места и набирает скорость. Производится ли при этом работа?



Вес прицепа с полным грузом 48 кН. Какую работу совершает двигатель

тягача при транспортировке прицепа на расстояние 1 км, если сила трения

составляет

0,04

веса

прицепа? Какая

энергия

используется

в

пневматических

тормозных

системах

автобусов,

трамваев

и

других

транспортных средств?

14



Сваебойный копер массой 2400 кг падает с высоты 1 м. Какова сила

сопротивления грунта, если свая погружается во время удара на 2 см?



Какую

мощность

развивает

двигатель

токарного

станка,

если при обработке стержня диаметром 20 мм резец преодолевает силу

сопротивления 900 Н? Частота вращения детали 15об/с.



Автокраном поднимают груз весом 30 кН с помощью подвижного блока

на высоту 6,6 м. Определите КПД блока, если трос при этом натягивается с

силой 16 кН.



Почему двигатель автомобиля развивает большую мощность при

разгоне по сравнению с равномерным движением?



Автомобиль массой 2 т затормозил и остановился, пройдя путь 50 м.

Найти работу силы трения и изменение кинетической энергии автомобиля,

если дорога горизонтальна, а коэффициент трения равен 0,4.



Провода

электропередачи

вешают

на

столбах

с

помощью

изоляторов. Почему крюк изолятора делают изогнутым так, чтобы ось винта

крюка пересекалась с проводом?

Рис8



Камень шлифовального станка имеет на рабочей

поверхности скорость 30 м/с. Обрабатываемая деталь прижимается к камню с

силой 100 Н, коэффициент трения 0,2. Какова механическая мощность

двигателя станка? Потери в механизме привода не учитывать.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Основы молекулярно – кинетической теории



Почему

при

паянии

место

соединения

деталей

нагревают

до

температуры плавления припоя или выше?



Чтобы соединить два куска металла, один помещают в патрон станка и

приводят его во вращение, а другой с усилием прижимают к нему. Силы

трения вызывают разогрев кусков металла и их сварку. Этот метод называют

сваркой трением. Объясните, почему в этом случае получается прочное

соединение.



Для

чего

при

холодной

сварке

некоторые

детали

соединяемые

поверхности укладывают внахлест и подвергают сильному сжатию?



Какие физические явления происходят при образовании горючей смеси

в карбюраторе?



Изменится

ли

расход

масла

в

двигателе

при

повышении

его

температуры?



Для сварки металла и их сплавов в инертных газах гелий поставляется в

баллонах под давлением 1,5·10

7

Па. Каково будет число молекул гелия в

единице объёма при температуре 27°С и этом давлении?

15



Давление

в

каждом

из

четырех

шин

автомобиля

0,2

МПа.

Каков вес автомобиля, если площадь соприкосновения шины с грунтом 500

см

2

.



Метан подают по газопроводу при давлении 405,2кПа и температуре

300К, причем через поперечное сечение трубы площадью 8см

2

за 20мин

проходит 8,4кг газа. Определить скорость протекания газа по трубе.



Почему при движении по мягкому грунту, снегу из шин автомобиля

выпускают некоторое количество воздуха?



Какое давление рабочей смеси устанавливается в цилиндрах двигателя

автомобиля ЗИЛ-130, если к концу такта сжатия температура повышается с 50

до 250°С, а объем уменьшается с 0,75 до 0,12 л? Первоначальное давление

равно 80 кПа.



В

цилиндре

дизельного

двигателя

автомобиля

KAMA3-5320

температура воздуха в начале такта сжатия была 50 °С. Найти температуру

воздуха в конце такта, если его объем уменьшается в 17 раз, а давление

возрастает в 50 раз.



Давление воздуха в автомобильной камере при температуре -13°С было

160кПа (избыточное над атмосферным). Каким стало давление, если в

результате длительного движения автомобиля воздух в камере нагрелся до

37°С?



В карбюраторном двигателе горючая смесь сжимается в 6 – 7 раз

(степень сжатия), в дизельном двигателе степень сжатия достигает 17. Почему

в карбюраторных двигателях нельзя больше, чем в 6 – 7 раз, сжимать горючую

смесь?



Система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания по

сравнению с системой жидкостного охлаждения надёжнее, проще и дешевле.

Однако на дорожных и строительных машинах редко применяют двигатели с

воздушным охлаждением. Почему?



Поступивший в цилиндр дизельного двигателя воздух подвергается

сильному сжатию, вследствие этого температура воздуха повышается,

достигнув нескольких сот градусов. Как изменяется при этом давление

воздуха?



Для сварки металлов и их сплавов в инертных газах гелий поставляют в

баллонах под давлением 1,5·10

7

Па. Определите концентрацию молекул

гелия (число молекул в единице объема) в баллоне при температуре 27°С.



Какая масса воздуха требуется для наполнения камеры в шине

автомобиля, если ее объем 12 л? Камеру накачивают при температуре 27°С до

давления 2,2·10

5

Па.

Основы термодинамики



За счет чего изменяется внутренняя энергия детали в процессе её

обработки на токарном станке?



Почему

наружные

части

сверхзвуковых

самолетов

приходится

охлаждать с помощью специальных установок?

16



Почему при заточке инструментов на наждачном круге необходимо

охлаждать их водой?



При точении деталей на токарном станке иногда резец охлаждают

водяной струей, иначе инструмент теряет прочность. Каким способом

увеличивается внутренняя энергия резца при точении? Изменяется ли при

этом внутренняя энергия охлаждающей воды?



Почему температура выхлопных газов на выходе из глушителя

низкая, несмотря на то что она в цилиндре двигателя достигает 1800 °С?



Каким способом — путем совершения работы или теплопередачи —

изменяется внутренняя энергия детали в следующих явлениях: 1)строгание

детали резцом; 2)нагревание детали в печи перед закалкой;(3акалка —

быстрое охлаждение детали, нагретой до определенной температуры с целью

повышения ее свойств (прочности, упругости и др.) 3)быстрое охлаждение

нагретой детали в воде (закалка)?



Иногда

стальное

изделие

закаливают

путем

охлаждения

в

расплавленном олове. Молекулы, какого тела теряют часть своей энергии при

этом? А какого тела приобретают? К какому виду энергии относится эта часть

переданной энергии — энергии взаимодействия молекул или энергии их

беспорядочного движения?



Для чего используют пористые материалы (пенопласт, поролон,

керамзит и др.) в строительстве?



В зависимости от того, какой объем занимают поры пенопласта,

объемная плотность его различна (от 40 до 100 кг/м

3

)., Должна ли

теплопроводность пенопласта зависеть от его плотности? Почему?



Стены некоторых помещений делают двойными. Почему, несмотря на

то что воздух является хорошим теплоизолятором, пространство между этими

стенами не оставляют пустым, а заполняют рыхлым материалом?



Почему в смотровые окошечки печей, в которых плавят металлы,

вставляют не обычные, а кварцевые стекла? Какими свойствами они должны

обладать?



Какие из четырех тактов в двигателе внутреннего сгорания следует

считать адиабатным?



Для

повышения

твердости

и

прочности

стальных

изделий

применяют закалку (нагрев до некоторой температуры с последующим

быстрым охлаждением). Какое количество теплоты необходимо, чтобы

нагреть стальной молоток массой 500 г от 17 до 817 °С?



Вычислите,какое количество теплоты выделяет молоток, если его

охлаждают вжидком кислороде, температура которого —183 °С. Удельная

теплоемкость стали 460 Дж/(кг·°С)



Закаливают сверло из стали массой 100 г, нагретое до температуры

840°С, опуская в сосуд, содержащий машинное масло при температуре 20 °С.

Какое количество масла следует взять для этого, чтобы конечная температура

детали не превысила 70 °С? Удельная теплоемкость масла 2000 Дж/(кг·°С).

17



Давление в шинах автомобиля должно соответствовать его нагрузке.

Если шины накачаны слабо, то при движении автомобиля они нагреваются.

Какие превращения энергии происходят при этом?



Почему, при недостаточной смазке у тракторов выплавляются коренные,

стоящие на коленчатом валу и шатунные подшипники?



При сварке трением одну деталь сильно прижимают к другой

и приводят во вращение. В месте стыка образуется огненное кольцо

с температурой около 1200 °С. За счет, какой энергии возрастает внутренняя

энергия деталей?



Определите количество теплоты, выделяемое при сварке данным

способом, если двигатель развивает мощность 15 кВт, а процесс длится 20с.



Двигатель

автомобиля

потребляет

19

кг

топлива

(бензина)

в час. Какую работу совершает двигатель за это время, если его КПД

25%? Какую мощность он развивает?



Используется

ли

полная

мощность

двигателя

автомобиля

«ВАЗ 2105» (50 кВт), если при его движении со скоростью 72 км/ч

расходуется 8 л бензина на 100 км пути? КПД двигателя принять

равным 0,3.



С помощью кислородной горелки можно резать сталь толщиной до

полутора

метров.

При

этом

способе

резки

сталь

подогревают

в

пламени ацетилена, горящего в кислороде, затем на нагретый участок

направляют струю одного лишь кислорода. Металл при этом прожигается

насквозь.

За

счет,

какой

энергии

происходит

плавление

стали

в

этом случае?



Зимой

ветровое

стекло

автомобиля

с

помощью

специального

вентилятора обдувается воздухом. Какое это имеет значение?



При перегонке нефти ее нагревают, в результате чего из смеси

сначала выделяется бензин, лигроин, а затем уже керосин, соляр и

др. Что можно сказать о температуре кипения этих веществ?



Когда автомобиль расходует больше горючего: при езде без остановок,

или с остановками?



На сколько километров хватит автомобилю 40 л бензина, если

сопротивление движению составляет 18 кН, а КПД двигателя 18 %. Движение

считать равномерным.



Газ,

заключенный

в

цилиндр,

расширяясь,

совершил

работу.

Изменилась ли внутренняя энергия газа,

если не было теплообмена

с окружающей средой? Обоснуйте. Почему при сгорании (окислении)

горючей

смеси

давление

в

цилиндре двигателя сильно увеличивается?



Расширяясь,

газ

переместил

поршень

на

расстояние

0,5

м.

Площадь поршня 0,02 м

2

, атмосферное давление нормальное (101,3 кПа).

Определите:

работу

газа

по

проталкиванию

поршня;

количество

теплоты,

отданное

газу

нагревателем.

Считайте

КПД

нагревателя

равным 1, а трением пренебрегите.

18



Во время, какого такта закрыты оба клапана в четырехтактном

двигателе?



Сколько

раз

открывается

впускной

клапан

за

два

оборота

коленчатого вала (кривошипа) четырехтактного двигателя?



Каково

назначение

кулачков

распределительного

вала?

Сколько

пар

кулачков

и

клапанов

имеет

четырехцилиндровый

четырехтактный двигатель?



Почему

шестерня

распределительного

вала

имеет

в

2

раза

больше зубцов, чем шестерня коленчатого вала?



Во время образования горючей смеси в карбюраторе температура

понижается. Какова причина?



В холодном состоянии двигателя между толкателем 1 и стержнем 2

клапана (рис. 13) оставляют зазор, причем у выпускного клапана зазор больше

(0,28 мм), чем у впускного (0,23 мм). Почему оставляют зазоры? Почему у

выпускного клапана зазор больше?

рис.13

Взаимные превращения веществ.



Вода обладает малой вязкостью и хорошо смачивает детали машин.

Почему же ее не используют в качестве смазочного материала?



Почему нельзя пользоваться открытым огнем и допускать появления

искр около пустых емкостей, где хранились легковоспламеняющиеся вещества

(бензин, эфир, спирт, нефть и т. д.)?



Почему резервуары с бензином предпочтительнее размещать под

землей? Когда выгоднее заправить машину: ранним утром или днем?



Для чего радиаторы автомобилей зимой надевают утеплительный

чехол?

Почему, прежде чем покрыть штукатурку масляной краской, производят

грунтовку олифой?



Какой

материал

используется

в

масляном

фильтре

двигателя

автомобиля? Почему?



Для чего поверхности перед покрытием краской грунтуют – покрывают

олифой?



Почему алюминий не удается паять оловянным припоем?



Каким обязательным физическим свойством должен обладать слой

антикоррозионного

покрытия? Какие

силы

способствуют

удержанию

жидкого металла, т. е. формированию шва при сварке?



Должны ли смазочные материалы смачивать трущиеся металлы?



Почему предел упругости при сжатии больше предела упругости при

растяжении?



Почему железнодорожные деревянные шпалы, применяемые раньше,

обязательно смолили, а в последующем заменили железобетонными?

19



Какого вида деформации возникают в стержне, на котором крепятся

дверные петли?



Для чего рама велосипеда делается из полых трубок, а не из сплошных

стержней?К закрепленной одним концом проволоке диаметром 2 мм

подвешен

груз

массой

10

кг.

Найти

механическое

напряжение

в

проволоке. Как легче строгать доску, вдоль волокон или поперек и почему?



Две проволоки, диаметры которых отличаются в 3 раза, подвержены

действию одинаковых растягивающих сил. Сравнить возникающие в них

напряжения.



Из скольких стальных проволок диаметром 2 мм должен состоять трос,

рассчитанный на подъем груза массой 2т?



Балка длиной 5 м с площадью поперечного сечения 100 см2 под

действием сил по 10 кН, приложенных к ее концам, сжалась на 1 см. Найти

относительное сжатие и механическое напряжение.

Магнитное поле.



На

рисунке

14

изображена

магнитная

рессора.

Как

нужно

располагать кольцеобразные магниты, чтобы рессора амортизировала, т. е.

«смягчала» удар?

Рис.14



Какое

устройство

обеспечивает

автоматическую

перемену

направления тока в витках обмотки якоря в электродвигателе постоянного

тока?



Двигатели

некоторых

мотороллеров

запускают

при

помощи

аккумулятора, хотя у них нет специальных стартеров, как у автомобиля. Как

это должно осуществляться?

3 Методические указания к решению задач практической направленности

по специальности 23.02.04«Техническая эксплуатация подъемно-

транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования»

Задача

№1.

Мощность

двигателя

автомобиля

ЗИЛ-130

составляет

150

лошадиных сил. Определить расход бензина в 1 час, если КПД двигателя 30%.

Удельная теплота сгорания бензина 46,2 МДж/кг.

Дано:

«СИ»:

Решение

=

КПД двигателя:

Полезная работа двигателя:

= 3.600 с

= 0.3

20

Энергия, выделяющаяся при сгорании топлива:

Расход бензина мы можем найти, зная массу и

плотность

вещества.

Значение

плотности

бензина

берем из справочных материалов:

,массу выражаем из формулы для КПД, предварительно

подставив

в

нее

выражения

=

Найти:

Ответ: Расход бензина автомобиля в 1 час составляет 40 л.

V-?

Задача № 2. Определить ускорение скатывания кирпича с кузова самосвала

БелАз-7547, если угол наклона составляет 45

0

, коэффициент трения - 0,3.

Дано:

Решение:

α= 45

0

На

кирпич

действуют

три

силы:F

т

=mg, F

тр

, сила реакции опоры

N

Вместе

они

сообщают

кирпичу

ускорение а,направленное вниз.

Направление сил и скоростей указаны

на рисунке

µ= 0,3

Найти:

а-?

Запишем 2 закон Ньютона в векторной форме

21

ma=mg+N+ Fтр

Запишем проекции сил на оси х и у

mg

x

=ma sina

mg

y

=ma cosa

Запишем 2 закон Ньютона в скалярной форме

на оси х и у

Х: ma=mgsina- F

тр

У: 0=N-mgcosa

F

тр

=µN F

тр

=µmgcosa

Ma=mgsina- µmgcosa

a= g(sina- cosa)

a=10 м/с

2

(0.707-0.3*0.707)=5м/с

2

Ответ:

Ускорение скатывания кирпича с

кузова самосвала

Задача № 3. Определить угловую и линейную скорость лопастей шахтовых

вентиляторов ш. «Березовская». Вентилятор главного проветривания ВОД4:

диаметр рабочего колеса - 4000 мм, скорость вращения - 600 об/мин;

вентилятор вспомогательный вытяжной ВЦГ-7М: диаметр рабочего колеса -

750 мм, скорость вращения – 600 об/мин.

Дано:

«Си»:

Решение:

= 4 м

=

0.75

м

=

10

об/с

=

10

об/c

Найти:w

1,

w

2

, v

1,

v

2

Ответ:угловые

скорости

w

1=

w

2=

62,8c

-1

,

линейные

скорости

v

1=

125,6м/с,

v

2

=23,55м/с

22

4.Заключение

Заключение задачи профессиональной направленности осуществляют связь

теории с практикой, развивают творческие способности обучающихся,

пробуждают интерес к физике, специальным предметам, будущей профессии.

Они

носят

обучающий,

развивающий

и

воспитывающий

характер.

Обучающиеся могут объяснить любое явление природы, с которым они

встречаются в жизни, принципы работы различных приборов и машин;

работая с техникой, смогут закрепить знания по безопасности труда. Чем

больше будет разобрано и решено задач, тем более полным будет понимание

обучающимися основных положений и законов физики, которые помогут им в

будущей профессии, в какой бы из сфер производства они ни работали.

Профессиональные

образовательные

учреждения

являются

основными

заведениями для подготовки высококвалифицированных специалистов для

производства.

Повышение

уровня

профессиональной

подготовке

обучающихся, готовность их к производственному труду базируется на

серьёзном общеобразовательном фундаменте.

Поэтому глубокое знание физики необходимо при изучении специальных

дисциплин. Изложение теоретического материала при изучении любой темы

на уроках физики должно включать физический эксперимент, а также

решение задач, большинство из которых должно быть производственного и

практического содержания, с учетом профессиональной направленности

преподавания физики в профессиональных учреждениях.

Задачи, представленные в данном пособии, помогут обучающимся лучше

познакомиться со своей выбранной специальностьюи понять физические

законы

23