| Решенные задачи из задачников для школьников, абитуриентов, студентов по всем учебным дисциплинамСтраницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580 581 582 583 584 585 586 587 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 631 632 633 634 635 636 Число записей в разделе: 15897
2. Какие элементы аттракциона Колесо обозрения (рис. 2) движутся поступательно? Можно ли принять Землю за материальную точку при расчете: а) расстояния от Земли до Солнца; б) пути, пройденного Землей по орбите вокруг Солнца за месяц; в) длины экватора Земли; г) скорости движения точки экватора при суточном вращении Земли вокруг оси; д) скорости движения Земли по орбите вокруг Солнца Указать, в каких из приведенных ниже случаях изучаемое тело можно принять за материальную точку: а) вычисляют давление трактора на грунт; б) определяют высоту поднятия ракеты; в) рассчитывают работу, совершенную при поднятии в горизонтальном положении плиты перекрытия известной массы на заданную высоту; г) определяют объем стального шарика, пользуясь измерительным цилиндром (мензуркой) Можно ли принять за материальную точку снаряд при расчете: а) дальности полета снаряда; б) формы снаряда, обеспечивающей уменьшение сопротивления воздуха Можно ли принять за материальную точку железнодорожный состав длиной около 1 км при расчете пути, пройденного за несколько секунд? На рисунке 3 изображен план футбольного поля на пришкольном участке. Найти координаты (приблизительно) левого нижнего угла доски, правого верхнего угла стола, за которым вы сидите. Для этого связать систему отсчета с классом и совместить ось X с линией пересечения пола и стены, на которой висит доска, ось Y с линией пересечения пола и наружной стены, а ось Z с линией пересечения этих стен. Сравнить пути и перемещения вертолета и автомобиля, траектории которых показаны на рисунке 4 Путь или перемещение мы оплачиваем при поездке в такси? самолете?
Мяч упал с высоты 3 м, отскочил от пола и был пойман на высоте 1 м. Найти путь и перемещение мяча Движущийся равномерно автомобиль сделал разворот, описав половину окружности. Сделать чертеж, на котором указать пути и перемещения автомобиля за все время разворота и за треть этого времени. Во сколько раз пути, пройденные за указанные промежутки времени, больше модулей векторов соответствующих перемещений? На рисунке 5 показаны перемещения пяти материальных точек. На рисунке 6 показана траектория движения материальной точки из А в В. Найти координаты точки в начале и конце движения, проекции перемещения на оси координат, модуль перемещения На рисунке 7 показана траектория ABCD движения материальной точки из А в D. Найти координаты точки в начале и конце движения, пройденный путь, перемещение, проекции перемещения на оси координат Тело переместилось из точки с координатами x1=0, y1=2 м в точку с координатами x2=4 м, y2=-1 м. Сделать чертеж, найти перемещение и его проекции на оси координат Вертолет, пролетев в горизонтальном полете по прямой 40 км, повернул под углом 90° и пролетел еще 30 км. Найти путь и перемещение вертолета Катер прошел по озеру в направлении на северо-восток 2 км, а затем в северном направлении еще 1 км. Найти геометрическим построением модуль и направление перемещения Туристы прошли сначала 400 м на северо-запад, затем 500 м на восток и еще 300 м на север. По прямолинейной автостраде (рис. 8) движутся равномерно: автобус-вправо со скоростью 20 м/с, легковой автомобиль-влево со скоростью 15 м/с и мотоциклист-влево со скоростью 10 м/с. Координаты этих экипажей в момент начала наблюдения равны соответственно 500, 200 и-300 м. Написать их уравнения движения. Найти: а) координату автобуса через 5 с; б) координату легкового автомобиля и пройденный путь через 10 с; в) через какое время координата мотоциклиста будет равна-600 м; г) в какой момент времени автобус проезжал мимо дерева; д) где был легковой автомобиль за 20 с до начала наблюдения. Движение грузового автомобиля описывается уравнением x1=-270 + 12t, а движение пешехода по обочине того же шоссе-уравнением x2=-1,5t. Сделать пояснительный рисунок (ось X направить вправо), на котором указать положение автомобиля и пешехода в момент начала наблюдения. С какими скоростями и в каком направлении они двигались? Когда и где они встретились По заданным графикам (рис. Движения двух велосипедистов заданы уравнениями: x1=5t, x2=150-10t. Построить графики зависимости x(t). Найти время и место встречи Графики движения двух тел представлены на рисунке 10. Написать уравнения движения x=x(t). Что означают точки пересечения графиков с осями координат По прямому шоссе в одном направлении движутся два мотоциклиста. Скорость первого мотоциклиста 10 м/с. Второй догоняет его со скоростью 20 м/с. Расстояние между мотоциклистами в начальный момент времени равно 200 м. Написать уравнения движений мотоциклистов в системе отсчета, связанной с землей, приняв за начало координат место нахождения второго мотоциклиста в начальный момент времени и выбрав за положительное направление оси X направление движения мотоциклистов. Построить на одном чертеже графики движения обоих мотоциклистов (рекомендуемые масштабы: в 1 см 100 м; в 1 см 5 с).
| Тема: Механика. Основы динамики (1 закон ньютона. Инерциальные системы отсчета. Масса тел. Сила. Равнодействующая нескольких сил)Условие задачи полностью выглядит так:
Задача из главы Механика. Основы динамики по предмету Физика из задачника Физика задачник 10-11 класс, Рымкевич (10 класс, 11 класс) Если к данной задачи нет решения — не переживайте. Наши администраторы стараются дополнять сайт решениями для тех задач и упражнения где это требуется и которые не даны в решебниках и сборниках с ГДЗ. Попробуйте зайти позже. Вероятно, вы найдете то, что искали 🙂 |
|
Можно ли считать поступательным движение стрелы? груза?
Найти координаты угловых флажков (O, B, C, D), мяча (E), зрителей (K, L, M).
Найти проекции векторов перемещения на оси координат
Найти геометрическим построением модуль и направление их перемещения
9) найти начальные координаты тел и проекции скорости их движения. Написать уравнения движения тел x=x(t). Из графиков и уравнений найти время и место встречи тел, движения которых описываются графиками II и III
Найти время и место встречи мотоциклистов
г) Сила тяжести, сила реакции опоры, сила трения, сила тяги двигателя. Сила реакции опоры меньше силы тяжести.д) Сила тяжести, сила реакции опоры, сила трения покоя и сила тяги двигателя. Они не скомпенсированы.е) Сила тяжести, сила реакции опоры, сила трения (о дорогу, то 2 мощных колодок о колесо). Первые две скомпенсированы.
б) В вертикальном направлении действуют те же си- лы, что и в случае а). В горизонтальном направлении на автомобиль действует сила трения покоя, обеспе- чивающая ускорение автомобиля в этом направле- нии. в) К силам, перечисленным в пунктах а) и б), добавля- ется сила трения качения и сила сопротивления возду- ха. Эти силы действуют в направлении, противопо- ложном движению автомобиля. В случае равномерно- го прямолинейного движения эти силы компенсируют силу трения покоя колес с поверхностью дороги. г) Нормальная компонента силы реакции опоры меньше силы тяжести. Ненулевая векторная сумма этих двух сил направлена вниз и обеспечивает цент- ростремительное ускорение, возникающее при дви- жении по выпуклому мосту. д) Сила трения покоя колес о поверхность дороги име- ет компоненту, направленную к центру маленькой окружности, по дуге которой поворачивает автомо- биль. е) Действуют те же силы, что и в случае в), но сила трения покоя направлена в ту же сторону, что и силы трения качения и сопротивления воздуха.
Равнодей- ствующая этих сил и обеспечивает замедленное дви- жение автомобиля.
к. администраторы следят за этим. И если сегодня вы попали на наш сайт и не нашли решения, то завтра уже к этой задаче может появится решение, а также и ко многим другим задачам. основной поток посетителей к нам — это из поисковых систем при наборе запроса, содержащего условие задачи| 3794. Указать и сравнить силы, действующие на автомобиль, когда он: а) стоит неподвижно на горизонтальном участке дороги; б) трогается с места; в) движется равномерно и прямолинейно по горизонтальному участку; г) двигаясь равномерно, проходит середину выпуклого моста; д) двигаясь равномерно, поворачивает; е) тормозит на горизонтальной дороге. |
| 3795. Человек стоит в лифте. Указать и сравнить силы, действующие на человека в следующих случаях: а) лифт неподвижен; 6) лифт начинает движение вверх; в) лифт движется равномерно; г) лифт замедляет движение до остановки. |
| 3796. Указать и сравнить силы, действующие на шарик в следующих случаях: а) шарик лежит на горизонтальном столе; б) шарик получает толчок от руки; в) шарик катится по столу; г) шарик летит со стола. |
3797. Мяч после удара футболиста летит вертикально вверх. Указать и сравнить силы, действующие на мяч: а) в момент удара; б) во время полета мяча вверх; в) во время полета мяча вниз; г) при ударе о землю.
|
| 3798. Вагон массой 60 т подходит к неподвижной платформе со скоростью 0,3 м/с и ударяет ее буферами, после чего платформа получает скорость 0,4 м/с. Какова масса платформы, если после удара скорость вагона уменьшилась до 0,2 м/с? |
| 3799. Два тела массами 400 и 600 г двигались друг другу навстречу и после удара остановились. Какова скорость второго тела, если первое двигалось со скоростью 3 м/с? |
| 3800. При столкновении двух тележек, движущихся по горизонтальной плоскости, проекция на ось X вектора скорости первой тележки изменилась от 3 до 1 м/с, а проекция на ту же ось вектора скорости второй тележки изменилась от -1 до +1 м/с. Ось X связана с землей, расположена горизонтально, и ее положительное направление совпадает с направлением вектора начальной скорости первой тележки. Описать движения тележек до и после взаимодействия. Сравнить массы тележек. |
3801. Найти отношение модулей ускорений двух шаров одинакового радиуса во время взаимодействия, если первый шар сделан из стали, а второй из свинца.
|
| 3802. Найти отношение модулей ускорений двух стальных шаров во время столкновения, если радиус первого шара в 2 раза больше радиуса второго. Зависит ли ответ задачи от начальных скоростей шаров? |
| 3803. Маневровый тепловоз массой 100 т толкнул покоящийся вагон. Во время взаимодействия ускорение вагона было в 5 раз больше ускорения тепловоза. Какова масса вагона? |
| 3804. Как движется поезд, если яблоко, упавшее со столика вагона в системе отсчета «Вагон»: а) движется по вертикали; б) отклоняется при падении вперед; в) отклоняется назад; г) отклоняется в сторону? |
3805. На стержне (рис. 21), вращающемся с некоторой частотой, два стальных шарика разных размеров, связанные нерастяжимой нитью не скользят вдоль стержня при определенном соотношении радиусов R1 и R2. Каково соотношение масс шариков, если R2 = 2R1?
|
| 3806. 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? |
| 3807. Система отсчета жестко связана с лифтом. В каких из приведенных ниже случаев систему отсчета можно считать инерциальной? Лифт: а) свободно падает; б) движется равномерно вверх; в) движется ускоренно вверх; г) движется замедленно вверх; в) движется равномерно вниз. |
| 3808. Может ли автомобиль двигаться равномерно по горизонтальному шоссе с выключенным двигателем? |
| 3809. На горизонтальном участке пути маневровый тепловоз толкнул вагон. Какие тела действуют на вагон во время и после толчка? Как будет двигаться вагон под влиянием этих тел? |
3810. Мальчик держит на нити шарик, наполненный водородом. Действия каких тел взаимно компенсируются, если шарик находится в состоянии покоя? Мальчик выпустил нить. Почему шарик пришел в ускоренное движение?
|
| 3811. Парашютист спускается, двигаясь равномерно и прямо линейно. Объяснить, действия каких сил компенсируются. |
| 3812. Объяснить, действия каких тел компенсируются в следующих случаях: а) подводная лодка покоится в толще воды; б) подводная лодка лежит на твердом дне. |
| 3813. Радиус рабочего колеса гидротурбины в 8 раз больше, а частота вращения в 40 раз меньше, чем у паровой турбины. Сравнить скорости и центростремительные ускорения точек обода колес турбин. |
3814. Детский заводной автомобиль, двигаясь равномерно, прошел расстояние s за время t. Найти частоту вращения и центростремительное ускорение точек на ободе колеса, если диаметр колеса равен d. При возможности конкретные данные задачи получите опытным путем.
|
| 3815. Две материальные точки движутся по окружности радиусами R1 и R2, причем R1 = 2R2. Сравнить их центростремительные ускорения в случаях: 1) равенства их скоростей; 2) равенства их периодов. |
| 3816. Найти центростремительное ускорение точек колеса автомобиля, соприкасающихся с дорогой, если автомобиль движется со скоростью 72 км/ч и при этом частота вращения колеса 8 1/с. |
| 3817. Рабочее колесо турбины Красноярской ГЭС имеет диаметр 7,5 м и вращается с частотой 93,8 об/мин. Каково центростремительное ускорение концов лопаток турбины? |
| 3818. С какой скоростью автомобиль должен проходить середину выпуклого моста радиусом 40 м, чтобы центростремительное ускорение равнялось ускорению свободного падения? |
3819. Период вращения молотильного барабана комбайна «Нива» диаметром 600 мм равен 0,046 с. Найти скорость точек, лежащих на ободе барабана, и их центростремительное ускорение.
|
| 3820. Скорость точек экватора Солнца при его вращении вокруг своей оси равна 2 км/с. Найти период вращения Солнца вокруг своей оси и центростремительное ускорение точек экватора. |
| 3821. Каково центростремительное ускорение поезда, движущегося по закруглению радиусом 800 м со скоростью 20 м/с? |
| 3822. Диаметр колеса велосипеда «Пенза» d = 70 см, ведущая зубчатка Имеет Z1 — 48 зубцов, а ведомая Z2 = 18 зубцов. С какой скоростьюдвижется велосипедист на этом велосипеде при частоте вращения педалей n = 1 об/с? С какой скоростью движется велосипедист на складном велосипеде «Кама» при той же частоте вращения педалей, если у этого велосипедиста соответственно d = 50 см, z1 = 48 зубцов, z2 = 15 зубцов? |
3823. 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?
|
| 3824. Движение от шкива I (рис. 20) к шкиву IV передается при помощи двух ременных передач. Найти частоту вращения (в об/мин) шкива IV, если шкив I делает 1200 об/мин, а радиусы шкивов r1 = 8 см, r2 = 32 см, r3 = 11 см, r4 = 55 см. Шкивы II и III жестко укреплены на одном валу. |
| 3825. Минутная стрелка часов в 3 раза длиннее секундной. Найти отношение скоростей концов стрелок. |
| 3826. При увеличении в 4 раза радиуса круговой орбиты искусственного спутника Земли период его обращения увеличивается в 8 раз. Во сколько раз изменяется скорость движения спутника по орбите? |
3827. Первая в мире орбитальная космическая станция, образованная в результате стыковки космических кораблей «Союз-4» и «Союз-5» 16 января 1969 г., имела период обращения 88,85 мин и среднюю высоту над поверхностью Земли 230 км (считая орбиту круговой). Найти среднюю скорость движения станции.
|
| 3828. С какой скоростью и в каком направлении должен лететь самолет по шестидесятой параллели, чтобы прибыть в пункт назначения раньше (по местному времени), чем он вылетел из пункта отправления? Возможно ли это для современных пассажирских самолетов? |
| 3829. Скорость движения магнитной ленты магнитофона 9,53 см/с. Вычислить частоту и период вращения правой (приемной) катушки в начале и в конце прослушивания, если наименьший радиус катушки равен 2,5 см, а наибольший — 7 см. |
| 3830. Диаметр передних колес трактора в 2 раза меньше, чем задних. Сравнить частоты вращения колес при движении трактора. |
| 3831. Период вращения платформы карусельного станка 4 с. Найти скорость крайних точек платформы, удаленных от оси вращения на 2 м. |
3832. Частота вращения воздушного винта самолета 1500 об/мин. 2 и х2 = 8t. Описать движение каждого мотоциклиста; найти время и место их встречи.
|
| 3837. В момент начала наблюдения расстояние между двумя телами равно 6,9 м. Первое тело движется из состояния покоя с ускорением 0,2 м/с2. Второе движется вслед за ним, имея начальную скорость 2 м/с и ускорение 0,4 м/с2. Написать уравнения х = x(t) в системе отсчета, в которой при t = 0 координаты тел принимают значения, соответственно равные х1 = 6,9 м, х2 = 0. Найти время и место встречи тел. |
| 3838. Расстояние между двумя станциями поезд прошел со : средней скоростью vср = 72 км/ч за t = 20 мин. Разгон и торможение вместе длились t1 = 4 мин, а остальное время поезддвигался равномерно. Какой была скорость и поезда при равномерном движении? |
3839. Движения двух автомобилей по шоссе заданы уравнениями Х1 = 2t + 0,2t2 и х2 = 80 — 4t. 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.
|
| 3840. Велосипедист начал свое движение из состояния покоя и в течение первых 4 с двигался с ускорением 1 м/с2; затем в течение ОД мин он двигался равномерно и последние 20 м — равнозамедленно до остановки. Найти среднюю скорость за все время движения. Построить график зависимости vx(t). |
| 3841. Мальчик скатился на санках с горы длиной sx и проехал по горизонтальному участку путь s2 до остановки. Все движение заняло время t. Найти: 1) время t1 спуска; 2) время t2 торможения; 3) скорость и в конце горы; 4) ускорение а1 при спуске; 5) ускорение а2 при торможении. |
| 3842. Написать уравнения х = x{t) для движений, графики скоростей которых даны на рисунке 16. Считать, что в начальный момент (t = 0) тела находятся в начале координат (х = 0). |
3843. Движения четырех материальных точек заданы следующими уравнениями (соответственно): X1 = 10t + 0,4t^2; х2 = 2t — t^2; x3 = -4t + 2t^2; x4 = -t — 6t^2. 2, х2 = 400 — 0,6t и x3 = -300 (соответственно). Найти для каждого из тел: координату в момент начала наблюдения, проекции на ось X начальной скорости и ускорения, а также направление и вид движения.Сделать пояснительный рисунок, указав положения тел при t = 0 и начертив векторы скоростей и ускорений.
|
| 3845. Уклон длиной 100 м лыжник прошел за 20 с, двигаясь с ускорением 0,3 м/с2. Какова скорость лыжника в начале и в конце уклона? |
| 3846. Поезд, двигаясь под уклон, прошел за 20 с путь 340 м и развил скорость 19 м/с. С каким ускорением двигался поезд и какой была скорость в начале уклона? |
| 3847. Уравнение движения материальной точки имеет вид X = -0,2t2. Какое это движение? Найти координату точки через 5 с и путь, пройденный ею за это время. |
| 3848. Троллейбус за время t прошел путь s. Какую скорость v приобрел он в конце пути и с каким ускорением с двигался, если начальная скорость движения равна v0? |
3849. Уравнение движения материальной точки имеет вид х = 0,4t2. Написать формулу зависимости vx(t) и построить график. Показать на графике штриховкой площадь, численно равную пути, пройденному точкой за 4 с, и вычислить этот путь.
|
| 3850. Зависимость скорости материальной точки от времени задана формулой vx = 6t. Написать уравнение х = x(t), если в начальный момент (t = 0) движущаяся точка находилась в начале координат (х = 0). Вычислить путь, пройденный материальной точкой за 10 с. |
| 3851. Тела, указанные в таблице, заканчивают свое движение после прохождения пути s за время t. Найти ускорение а и начальную скорость и0. |
| 3852. Мотоциклист и велосипедист одновременно начинают движение из состояния покоя. Ускорение мотоциклиста в три раза больше, чем велосипедиста. Во сколько раз большую скорость разовьет мотоциклист: а) за одно и то же время; б) на одном и том же пути? |
3853. При скорости V1 = 15 км/ч тормозной путь автомобиля равен s1 = 1,5 м. Каким будет тормозной путь S2 при скорости v2 = 90 км/ч? Ускорение в обоих случаях одно и то же.
|
| 3854. Длина разбега при взлете самолета Ту-154 равна 1215 м, а скорость отрыва от земли 270 км/ч. Длина пробега при посадке этого самолета 710 м, а посадочная скорость 230 км/ч. Сравнить ускорения (по модулю) и время разбега и посадки. |
| 3855. При аварийном торможении автомобиль, движущийся со скоростью 72 км/ч, остановился через 5 с. Найти тормозной путь. |
| 3856. Пуля в стволе автомата Калашникова движется с рением 616 км/с2. Какова скорость вылета пули, если ствола 41,5 см? |
| 3857. Во сколько раз скорость пули в середине меньше, чем при вылете из ствола? |
3858. Циолковский в книге «Вне Земли», рассматривая полет ракеты, пишет: «…через 10 секунд она была от зрителя на расстоянии 5 км». С каким ускорением двигалась ракета и какую она приобрела скорость?
|
| 3859. Найти скорость и указанных в таблице тел, приобретенную через время t, и путь s, пройденный за это время. Считать начальную скорость для всех тел равной нулю. |
| 3860. Первый вагон трогающегося от остановки поезда проходит за 3 с мимо наблюдателя, находившегося до отправления поезда у начала этого вагона. За сколько времени пройдет мимо наблюдателя весь поезд, состоящий из 9 вагонов? Промежутками между вагонами пренебречь. |
| 3861. За какое время автомобиль, двигаясь из состояния по коя с ускорением 0,6 м/с2, пройдет 30 м? |
3862. На рисунке 19 воспроизведено со стробоскопической фотографии движение шарика по желобу из состояния покоя. Известно, что промежутки времени между двумя последовательными вспышками равны 0,2 с. На шкале указаны деления в дециметрах. Доказать, что движение шарика было равноускоренным. Найти, с каким ускорением двигался шарик. Найти скорости шарика в положениях, зафиксированных на фотографии.
|
| 3863. Шарик, скатываясь с наклонного желоба из состояния покоя, за первую секунду прошел путь 10 см. Какой путь он пройдет за 3 с? |
| 3864. От остановки одновременно отходят трамвай и троллейбус. Ускорение троллейбуса в два раза больше, чем трамвая. Сравнить пути, пройденные троллейбусом и трамваем за одно и то же время, и приобретенные ими скорости. |
| 3865. По графикам зависимости ax(t), приведенным на рисунке 18, а и б, построить графики зависимости vx(t)9 считая, что в начальный момент времени (t = 0) скорость движения материальной точки равна нулю. |
| 3866. По заданным на рисунке 16 графикам сать уравнения vx = vx(t). |
3867. На рисунке 17 показан вектор скорости в начальный момент времени и вектор ускорения материальной точки. Написать уравнение Vy = Vy(t) и построить его график для первых 6 с движения, если vq *= 30 м/с, а = 10 м/с2. Найти скорости через 2, 3, 4 с.
|
| 3868. Скорость поезда за 20 с уменьшилась с 72 до 54 км/ч. Написать формулу зависимости скорости от времени vx(t) и построить график этой зависимости. |
| 3869. Пользуясь графиком проекции скорости (рис. 15), найти начальную скорость, скорости в начале четвертой и в конце шестой секунд. Вычислить ускорение и написать уравнение vx=v(t) |
| 3870. За какое время автомобиль, двигаясь с ускорением 0,4 м/с2, увеличит свою скорость с 12 до 20 м/с? |
| 3871. Зависимость скорости от времени при разгоне автомобиля задана формулой vx = 0,8t. Построить график скорости и найти скорость в конце пятой секунды. |
| 3872. Велосипедист движется под уклон с ускорением 0,3 м/с2. Какую скорость приобретет велосипедист через 20 с, если его начальная скорость равна 4 м/с? |
3873. Поезд через 10 с после начала движения приобретает скорость 0,6 м/с. Через сколько времени от начала движения скорость поезда станет равна 3 м/с?
|
| 3874. При ударе кузнечного молота по заготовке ускорение при торможении молота было по модулю равно 200 м/с2. Сколько времени длится удар, если начальная скорость молота была 10 м/с? |
| 3875. На рисунке 14 воспроизведено со стробоскопической фотографии движение шарика. Найти среднюю скорость движения шарика на участке АВ и мгновенную скорость в точке С, зная, что частота съемки 50 раз в 1 с. Натуральная длина спичечного коробка, изображенного на фотографии, равна 50 мм. Движение по горизонтальному участку считать равномерным. |
3876. Автомобиль проехал первую половину пути со скоростью v1 = 10 м/с, а вторую половину пути со скоростью v1 = 15 м/с. Найти среднюю скорость на всем пути. Доказать, что средняя скорость меньше среднего арифметического значений v1 и v2.
|
| 3877. В системе отсчета, связанной с землей, трамвай движется со скоростью v = 2,4 м/с (рис. 13), а три пешехода — с одинаковыми по модулю скоростями v1 = v2 — v3 = 1 м/с. Найти а) модули скоростей пешеходов в системе отсчета, связанной с трамваем; б) проекции векторов скоростей пешеходов на оси координат в этой системе отсчета. |
| 3878. В безветренную погоду вертолет двигался со скоростью 90 км/ч точно на север. Найти скорость и курс вертолета, если подул северо-западный ветер под углом 45° к меридиану. Скорость ветра 10 м/с. |
| 3879. Лодка, движущаяся со скоростью v1 в системе отсчета, связанной с водой, должна переправиться через реку по кратчайшему пути. 1. Какой курс2 должна держать лодка, если скорость течения реки v2? 2. Какова скорость лодки v относительно земли? 3. Сколько времени займет переправа, если ширина реки s? |
3880. На токарном станке вытачивают деталь в форме усеченного конуса (рис. 12). Какова должна быть скорость поперечной подачи резца, если скорость продольной подачи 25 см/мин? Размеры детали (в миллиметрах) указаны на рисунке.
|
| 3881. Катер, переправляясь через реку, движется перпендикулярно течению реки со скоростью 4 м/с в системе отсчета, связанной с водой. На сколько метров будет снесен катер течением, если ширина реки 800 м, а скорость течения 1 м/с? |
| 3882. Вертолет летел на север со скоростью 20 м/с. С какой скоростью и под каким углом к меридиану будет лететь вертолет, если подует западный ветер со скоростью 10 м/с? |
| 3883. Скорость продольной подачи резца токарного станка 12 см/мин, а поперечной подачи 5 см/мин. Какова скорость резца в системе отсчета, связанной с корпусом станка? |
3884. Судну (лодке, катеру и т.д.) необходимо проехать расстояние s туда и обратно один раз по реке, а другой раз по озеру. Скорость течения воды v1. Скорость судна относительно воды v2. На сколько больше времени займет движение по реке, чем по озеру?
|
| 3885. Рыболов, двигаясь на лодке против течения реки, уронил удочку. Через 1 мин он заметил потерю и сразу же повернул обратно. Через сколько времени после потери он догонит удочку? Скорость течения реки и скорость лодки относительно воды постоянны. На каком расстоянии от места потери он догонит удочку, если скорость течения воды равна 2 м/с? |
| 3886. Легковой автомобиль движется со скоростью 20 м/с за грузовым, скорость которого 16,5 м/с. В момент начала обгона водитель легкового автомобиля увидел встречный междугородный автобус, движущийся со скоростью 25 м/с. При каком наименьшем расстоянии до автобуса можно начинать обгон, если в начале обгона легковая машина была в 15 м от грузовой, а к концу обгона она должна быть впереди грузовой на 20 м? |
3887. Эскалатор метро поднимает неподвижно стоящего на нем пассажира в течение 1 мин. По неподвижному эскалатору пассажир поднимается за 3 мин. Сколько времени будет подниматься идущий вверх пассажир по движущемуся эскалатору?
|
| 3888. Скорость движения лодки относительно воды в n раз больше скорости течения реки. Во сколько раз больше времени занимает поездка на лодке между двумя пунктами против течения, чем по течению? Решить задачу для значений n = 2 и n = 11. |
| 3889. Два поезда движутся навстречу друг другу со скоростями 72 и 54 км/ч. Пассажир, находящийся в первом поезде, замечает, что второй поезд проходит мимо него в течение 14 с. Какова длина второго поезда? |
| 3890. Эскалатор метро движется со скоростью 0,75 м/с. Найти время, за которое пассажир переместится на 20 м относительно земли, если он сам идет в направлении движения эскалатора со скоростью 0,25 м/с в системе отсчета, связанной с эскалатором. |
3891. Гусеничный трактор Т-150 движется с максимальной скоростью 18 км/ч. Найти проекции векторов скоростей верхней и нижней части гусеницы на оси X и X1. Ось X связана с землей, ось Х1 — с трактором. Обе оси направлены по ходу движения трактора.
|
| 3892. Скорость велосипедиста 36 км/ч, а скорость ветра 4 м/с. Какова скорость ветра в системе отсчета, связанной с велосипедистом; при а) встречном ветре; б) попутном ветре? |
| 3893. Скорость штормового ветра равна 30 м/с, а скорость автомобиля «Жигули» достигает 150 км/ч. Может ли автомобиль двигаться так, чтобы быть в покое относительно воздуха? |
RU — задачи по физике, страница 29Сила тяжести, трения, реакции опоры, упругости, Архимеда, сопротивления, вес. Направление, точка приложения, природа возникновения
Физика->Динамика->силы в природе->
Тестирование онлайн
Обозначение сил
Силы в природе. Основные понятия
Силы в природе
Сила Архимеда. Основные понятия
Сила Архимеда
Сила Архимеда.
Домашняя работа
Что надо знать о силе
Сила — векторная величина. Необходимо знать точку приложения и направление каждой силы. Важно уметь определить какие именно силы действуют на тело и в каком направлении. Сила обозначается как , измеряется в Ньютонах. Для того, чтобы различать силы, их обозначают следующим образом
Ниже представлены основные силы, действующие в природе. Придумывать не существующие силы при решении задач нельзя!
Сил в природе много. Здесь рассмотрены силы, которые рассматриваются в школьном курсе физики при изучении динамики. А также упомянуты другие силы, которые будут рассмотрены в других разделах.
Сила тяжести
На каждое тело, находящееся на планете, действует гравитация Земли. Сила, с которой Земля притягивает каждое тело, определяется по формуле
Точка приложения находится в центре тяжести тела. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз.
Сила трения
Познакомимся с силой трения. Эта сила возникает при движении тел и соприкосновении двух поверхностей.
Возникает сила в результате того, что поверхности, если рассмотреть под микроскопом, не являются гладкими, как кажутся. Определяется сила трения по формуле:
Сила приложена в точке соприкосновения двух поверхностей. Направлена в сторону противоположную движению.
Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра
Сила реакции опоры
Представим очень тяжелый предмет, лежащий на столе. Стол прогибается под тяжестью предмета. Но согласно третьему закону Ньютона стол воздействует на предмет с точно такой же силой, что и предмет на стол. Сила направлена противоположно силе, с которой предмет давит на стол. То есть вверх. Эта сила называется реакцией опоры. Название силы «говорит» реагирует опора. Эта сила возникает всегда, когда есть воздействие на опору. Природа ее возникновения на молекулярном уровне. Предмет как бы деформировал привычное положение и связи молекул (внутри стола), они, в свою очередь, стремятся вернуться в свое первоначальное состояние, «сопротивляются».
Абсолютно любое тело, даже очень легкое (например,карандаш, лежащий на столе), на микроуровне деформирует опору. Поэтому возникает реакция опоры.
Специальной формулы для нахождения этой силы нет. Обозначают ее буквой , но эта сила просто отдельный вид силы упругости, поэтому она может быть обозначена и как
Сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой. Направлена перпендикулярно опоре.
Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра
Сила упругости
Это сила возникает в результате деформации (изменения первоначального состояния вещества). Например, когда растягиваем пружину, мы увеличиваем расстояние между молекулами материала пружины. Когда сжимаем пружину — уменьшаем. Когда перекручиваем или сдвигаем. Во всех этих примерах возникает сила, которая препятствует деформации — сила упругости.
Закон Гука
Сила упругости направлена противоположно деформации.
Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра
При последовательном соединении, например, пружин жесткость рассчитывается по формуле
При параллельном соединении жесткость
Жесткость образца.
Модуль Юнга.
Модуль Юнга характеризует упругие свойства вещества. Это постоянная величина, зависящая только от материала, его физического состояния. Характеризует способность материала сопротивляться деформации растяжения или сжатия. Значение модуля Юнга табличное.
Подробнее о свойствах твердых тел здесь.
Вес тела
Вес тела — это сила, с которой предмет воздействует на опору. Вы скажете, так это же сила тяжести! Путаница происходит в следующем: действительно часто вес тела равен силе тяжести, но это силы совершенно разные. Сила тяжести — сила, которая возникает в результате взаимодействия с Землей. Вес — результат взаимодействия с опорой. Сила тяжести приложена в центре тяжести предмета, вес же — сила, которая приложена на опору (не на предмет)!
Формулы определения веса нет. Обозначается эта силы буквой .
Сила реакции опоры или сила упругости возникает в ответ на воздействие предмета на подвес или опору, поэтому вес тела всегда численно одинаков силе упругости, но имеет противоположное направление.
Сила реакции опоры и вес — силы одной природы, согласно 3 закону Ньютона они равны и противоположно направлены. Вес — это сила, которая действует на опору, а не на тело. Сила тяжести действует на тело.
Вес тела может быть не равен силе тяжести. Может быть как больше, так и меньше, а может быть и такое, что вес равен нулю. Это состояние называется невесомостью. Невесомость — состояние, когда предмет не взаимодействует с опорой, например, состояние полета: сила тяжести есть, а вес равен нулю!
Определить направление ускорения возможно, если определить, куда направлена равнодействующая сила
Обратите внимание, вес — сила, измеряется в Ньютонах. Как верно ответить на вопрос: «Сколько ты весишь»? Мы отвечаем 50 кг, называя не вес, а свою массу! В этом примере, наш вес равен силе тяжести, то есть примерно 500Н!
Перегрузка — отношение веса к силе тяжести
Сила Архимеда
Сила возникает в результате взаимодействия тела с жидкость (газом), при его погружении в жидкость (или газ).
Эта сила выталкивает тело из воды (газа). Поэтому направлена вертикально вверх (выталкивает). Определяется по формуле:
В воздухе силой Архимеда пренебрегаем.
Если сила Архимеда равна силе тяжести, тело плавает. Если сила Архимеда больше, то оно поднимается на поверхность жидкости, если меньше — тонет.
Электрические силы
Существуют силы электрического происхождения. Возникают при наличии электрического заряда. Эти силы, такие как сила Кулона, сила Ампера, сила Лоренца, подробно рассмотрены в разделе Электричество.
Схематичное обозначение действующих на тело сил
Часто тело моделируют материальной точкой. Поэтому на схемах различные точки приложения переносят в одну точку — в центр, а тело изображают схематично кругом или прямоугольником.
Для того, чтобы верно обозначить силы, необходимо перечислить все тела, с которыми исследуемое тело взаимодействует. Определить, что происходит в результате взаимодействия с каждым: трение, деформация, притяжение или может быть отталкивание.
Определить вид силы, верно обозначить направление. Внимание! Количество сил будет совпадать с числом тел, с которыми происходит взаимодействие.
Главное запомнить
1) Силы и их природа;
2) Направление сил;
3) Уметь обозначить действующие силы
5.3 Второй закон Ньютона | University Physics Volume 1
Второй закон Ньютона тесно связан с его первым законом. Он математически дает причинно-следственную связь между силой и изменениями в движении. Второй закон Ньютона является количественным и широко используется для расчета того, что происходит в ситуациях, связанных с силой. Прежде чем мы сможем записать второй закон Ньютона в виде простого уравнения, которое дает точное соотношение между силой, массой и ускорением, нам нужно уточнить некоторые идеи, о которых мы упоминали ранее.
Сила и ускорение
Во-первых, что мы подразумеваем под изменением движения? Ответ заключается в том, что изменение движения эквивалентно изменению скорости.
Изменение скорости по определению означает наличие ускорения. Первый закон Ньютона гласит, что результирующая внешняя сила вызывает изменение движения; таким образом, мы видим, что результирующая внешняя сила вызывает ненулевое ускорение .
Мы определили внешнюю силу в Силах как силу, действующую на объект или систему, которая возникает вне объекта или системы. Рассмотрим это понятие дальше. Интуитивное представление о внешнее верно — оно находится вне интересующей нас системы. Например, на (Рисунок)(а) интересующей нас системой является автомобиль плюс человек внутри него. Две силы, приложенные двумя студентами, являются внешними силами. Напротив, между элементами системы действует внутренняя сила. Таким образом, сила, с которой человек в машине держится за руль, является внутренней силой между элементами рассматриваемой системы. Только внешние силы влияют на движение системы в соответствии с первым законом Ньютона. (Внутренние силы уравновешивают друг друга, как объясняется в следующем разделе.
) Следовательно, мы должны определить границы системы, прежде чем мы сможем определить, какие силы являются внешними. Иногда система очевидна, тогда как в других случаях определение границ системы является более тонким. Понятие системы является фундаментальным для многих областей физики, как и правильное применение законов Ньютона. Эта концепция неоднократно пересматривалась при изучении физики.
Рисунок 5.10 Различные силы, действующие на одну и ту же массу, вызывают различные ускорения. а) Два ученика толкают заглохшую машину. Показаны все внешние силы, действующие на автомобиль. (b) Силы, действующие на автомобиль, перенесены на координатную плоскость (диаграмма свободного тела) для упрощения анализа. (c) Эвакуатор может оказывать большую внешнюю силу на ту же массу и, следовательно, большее ускорение.
Из этого примера видно, что разные силы, действующие на одну и ту же массу, вызывают разные ускорения. На (Рисунок)(а) два студента толкают машину с водителем.
Показаны стрелки, представляющие все внешние силы. Систему интереса представляет автомобиль и его водитель. Вес [латекс] \overset{\to }{w} [/latex] системы и поддержка грунта [латекс] \overset{\to }{N} [/latex] также показаны для полноты и являются предполагалось, что оно отменяется (поскольку не было вертикального движения и не было дисбаланса сил в вертикальном направлении, создающего изменение движения). Вектор [латекс] \overset{\to }{f} [/латекс] представляет трение, действующее на автомобиль, и он действует влево, противодействуя движению автомобиля. (Более подробно мы обсудим трение в следующей главе.) На (рис.) (b) все внешние силы, действующие на систему, складываются вместе, образуя результирующую силу [латекс] {\ overset {\ to } {F}}_ {\текст{нет}}. [/latex] Диаграмма свободного тела показывает все силы, действующие на интересующую систему. Точка представляет собой центр масс системы. Каждый вектор силы простирается от этой точки. Поскольку справа действуют две силы, векторы показаны коллинеарно.
{\prime}}>\overset{\to }{a}) [/latex] когда эвакуатор тянет машину.
Кажется разумным, что ускорение будет прямо пропорционально и направлено в том же направлении, что и внешняя сила, действующая на систему. Это предположение было проверено экспериментально и проиллюстрировано на (рис.). Чтобы получить уравнение для второго закона Ньютона, мы сначала запишем соотношение ускорения [латекс] \overset{\to }{a} [/latex] и чистой внешней силы [латекс] {\overset{\to} {F}} _{\text{net}} [/latex] как пропорциональность
[латекс] \overset{\to }{a}\propto {\overset{\to }{F}}_{\text{net}} [/латекс]
, где символ [латекс] \propto [/латекс] означает «пропорционально». (Вспомним из Forces, что чистая внешняя сила представляет собой векторную сумму всех внешних сил и иногда обозначается как [латекс] \сумма\перевес{\к }{F}. [/латекс]) Эта пропорциональность показывает то, что мы сказали в словами — ускорение прямо пропорционально чистой внешней силе. Как только интересующая система выбрана, определите внешние силы и проигнорируйте внутренние.
Пренебрежение многочисленными внутренними силами, действующими между объектами внутри системы, такими как мышечные силы в телах учащихся, не говоря уже о бесчисленных силах между атомами в объектах, является огромным упрощением. Тем не менее, это упрощение помогает нам решать некоторые сложные проблемы.
Также кажется разумным, что ускорение должно быть обратно пропорционально массе системы. Другими словами, чем больше масса (инерция), тем меньше ускорение, создаваемое данной силой. Как показано на (Рисунок), та же внешняя сила, приложенная к баскетбольному мячу, дает гораздо меньшее ускорение, когда она приложена к внедорожнику. Пропорциональность записывается как
[латекс] а\пропто \фрак{1}{м}, [/латекс]
, где м — масса системы и a — величина ускорения. Эксперименты показали, что ускорение точно обратно пропорционально массе, точно так же, как оно прямо пропорционально результирующей внешней силе.
Рисунок 5.11 Одна и та же сила, действующая на системы с разной массой, создает разные ускорения.
а) Баскетболист толкает мяч, чтобы сделать передачу. (Влиянием силы тяжести на мяч пренебречь.) (b) Тот же игрок прикладывает такую же силу к заглохшему внедорожнику и производит гораздо меньшее ускорение. (c) Диаграммы свободного тела идентичны, что позволяет проводить прямое сравнение двух ситуаций. Ряд шаблонов для диаграмм свободного тела появится по мере того, как вы будете решать больше задач и учиться рисовать их в разделе «Рисование диаграмм свободного тела».
Было обнаружено, что ускорение объекта зависит только от суммарной внешней силы и массы объекта. Объединение двух только что данных пропорциональностей дает второго закона Ньютона .
Второй закон движения Ньютона
Ускорение системы прямо пропорционально внешней силе, действующей на систему, и направлено в том же направлении, что и обратно пропорционально ее массе. В форме уравнения второй закон Ньютона имеет вид
[латекс] \overset{\to }{a}=\frac{{\overset{\to }{F}}_{\text{net}}}{m}, [/латекс]
где [латекс] \overset{\to }{a} [/латекс] — ускорение, [латекс] {\overset{\to }{F}}_{\text{net}} [/латекс] — чистая сила, а м — масса.
Это часто записывается в более знакомой форме
[латекс] {\ overset {\ to {F}} _ {\ text {net}} = \ sum \ overset {\ to} {F} = m \ overset { \to }{a}, [/latex]
, но первое уравнение дает более полное представление о том, что означает второй закон Ньютона. Когда учитываются только величина силы и ускорения, это уравнение можно записать в более простой скалярной форме:
[латекс] {F} _ {\ text {net}} = ma. [/latex]
Закон есть причинно-следственная связь между тремя величинами, которая не просто основана на их определениях. Справедливость второго закона основана на экспериментальной проверке. Диаграмма свободного тела, которую вы научитесь рисовать в разделе «Рисование диаграмм свободного тела», является основой для написания второго закона Ньютона.
Пример
Какое ускорение может создать человек, толкая газонокосилку?
Предположим, что чистая внешняя сила (толчок минус трение), действующая на газонокосилку, равна 51 Н (около 11 фунтов) параллельно земле ((Рисунок)).
Масса косилки 24 кг. Каково его ускорение?
Рисунок 5.12 (a) Чистая сила, действующая на газонокосилку, направлена вправо 51 Н. С какой скоростью газонокосилка ускоряется вправо? (b) Показана диаграмма свободного тела для этой задачи.
Стратегия
Эта задача включает только движение в горизонтальном направлении; нам также дана результирующая сила, обозначенная единственным вектором, но мы можем подавить природу вектора и сконцентрироваться на применении второго закона Ньютона. Поскольку [латекс] {F}_{\text{net}} [/латекс] и м , ускорение можно рассчитать непосредственно из второго закона Ньютона как [латекс] {F}_{\text{net}}=ma. [/latex]
Solution
Величина ускорения a равна [latex] a={F}_{\text{net}}\text{/}m [/latex]. Ввод известных значений дает
[латекс] a=\frac{51\,\text{N}}{24\,\text{kg}}. [/latex]
Замена ньютонов единицами измерения килограммы, умноженные на метры в секунду в квадрате, дает
[латекс] a=\frac{51\,\text{kg}·{\text{м/с}}^{2 }}{24\,\text{кг}}=2,1\,{\text{м/с}}^{2}.
[/латекс]
Значение
Направление ускорения совпадает с направлением чистой силы, которая параллельна земле. Это результат векторного соотношения, выраженного во втором законе Ньютона, то есть вектор, представляющий результирующую силу, является скалярным множителем вектора ускорения. В этом примере нет информации об отдельных внешних силах, действующих на систему, но мы можем кое-что сказать об их относительных величинах. Например, сила, действующая на человека, толкающего косилку, должна быть больше, чем трение, противодействующее движению (поскольку мы знаем, что косилка движется вперед), а вертикальные силы должны компенсироваться, поскольку в вертикальном направлении не возникает никакого ускорения (косилка движется). только по горизонтали). Найденное ускорение достаточно мало, чтобы быть приемлемым для человека, толкающего косилку. Такое усилие не продлится слишком долго, потому что человек скоро достигнет максимальной скорости. 9{6}\,\text{N}) [/latex] было применено к кораблю, какое ускорение он испытает?
Показать решение
В предыдущем примере мы имели дело с чистой силой только для простоты.
Однако на газонокосилку действует несколько сил. Вес [латекс] \overset{\to }{w} [/латекс] (подробно обсуждаемый в разделе «Масса и вес») тянет косилку вниз к центру Земли; это создает контактную силу на земле. Земля должна воздействовать на газонокосилку направленной вверх силой, известной как нормальная сила [латекс] \overset{\to}{N} [/латекс], которую мы определяем в Common Forces. Эти силы уравновешены и поэтому не создают вертикального ускорения. В следующем примере мы показываем обе эти силы. Продолжая решать задачи, используя второй закон Ньютона, не забудьте показать множественные силы.
Пример
Какая сила больше?
(а) Автомобиль, показанный на (рисунке), движется с постоянной скоростью. Какая сила больше: [латекс] {\overset{\to}}{F}}_{\text{engine}} [/latex] или [латекс] {\overset{\to}}{F}}_{\text {трение}} [/латекс]? Объяснять.
(b) Тот же автомобиль теперь ускоряется вправо. Какая сила больше: [латекс] {\overset{\to}}{F}}_{\text{engine}} [/latex] или [латекс] {\overset{\to}}{F}}_{\text {трение}}? [/латекс] Объясни.
Рисунок 5.13 Автомобиль показан (а) движущимся с постоянной скоростью и (б) ускоряющимся. Как соотносятся силы, действующие на автомобиль, в каждом случае? (a) Что знание о том, что автомобиль движется с постоянной скоростью, говорит нам о чистой горизонтальной силе, действующей на автомобиль, по сравнению с силой трения? (b) Что знание о том, что автомобиль ускоряется, говорит нам о горизонтальной силе, действующей на автомобиль, по сравнению с силой трения?
Стратегия
Для анализа ситуации необходимо учитывать первый и второй законы Ньютона. Нам нужно решить, какой закон применим; это, в свою очередь, расскажет нам о соотношении между силами.
Решение
- Силы равны. Согласно первому закону Ньютона, если результирующая сила равна нулю, скорость постоянна.
- В этом случае [latex] {\overset{\to }{F}}_{\text{engine}} [/latex] должно быть больше, чем [latex] {\overset{\to }{F}}_ {\текст{трение}}. [/latex] Согласно второму закону Ньютона, для ускорения необходима результирующая сила.
Значение
Эти вопросы могут показаться тривиальными, но на них обычно отвечают неправильно. Чтобы автомобиль или любой другой объект двигался, его необходимо разогнать из состояния покоя до нужной скорости; для этого требуется, чтобы сила двигателя была больше силы трения. Когда автомобиль движется с постоянной скоростью, результирующая сила должна быть равна нулю; в противном случае автомобиль будет ускоряться (набирать скорость). Чтобы решать задачи, связанные с законами Ньютона, мы должны понимать, следует ли применять первый закон Ньютона (где [латекс] \сумма\перевес{\к }{F}=\перезапуск{\к }{0} [/латекс]) или второй закон Ньютона. закон (где [латекс] \сумма\перевес{\к} {F} [/латекс] не равно нулю). Это станет очевидным, когда вы увидите больше примеров и попытаетесь решить проблемы самостоятельно.
Пример
Какая реактивная тяга ускоряет эти сани?
До пилотируемых космических полетов ракетные салазки использовались для испытаний самолетов, ракетного оборудования и физиологических воздействий на людей на высоких скоростях.
Они состояли из платформы, установленной на одном или двух рельсах и приводившейся в движение несколькими ракетами.
Рассчитайте величину силы, действующей на каждую ракету, называемую ее тягой T , для четырехракетной двигательной установки, показанной на (рис.). Начальное ускорение саней равно [латекс] 49.{2} [/latex], масса системы 2100 кг, сила трения, противодействующая движению, 650 Н.
Рисунок 5.14 Сани испытывают реактивную тягу, которая разгоняет их вправо. Каждая ракета создает одинаковую тягу T. Система здесь — это салазки, их ракеты и их наездник, поэтому никакие силы между этими объектами не учитываются. Стрелка, обозначающая трение [латекс] (\overset{\to }{f}) [/латекс], нарисована больше масштаба.
Стратегия
Хотя силы действуют как по вертикали, так и по горизонтали, мы предполагаем, что вертикальные силы компенсируются, потому что нет вертикального ускорения. Это оставляет нам только горизонтальные силы и более простую одномерную задачу.
Направления обозначаются знаками плюс или минус, где право считается положительным направлением. См. диаграмму свободного тела на (рис.).
Решение
Поскольку ускорение, масса и сила трения известны, начнем со второго закона Ньютона и будем искать способы найти тягу двигателей. Мы определили направление силы и ускорения как действующие «вправо», поэтому в расчетах нам нужно учитывать только величины этих величин. Поэтому начинаем с
[латекс] {F}_{\text{net}}=ma [/latex]
, где [латекс] {F}_{\text{net}} [/latex] — результирующая сила вдоль горизонтали направление. Из рисунка видно, что тяги двигателя добавляются, а трение противодействует тяге. В форме уравнения чистая внешняя сила равна
[латекс] {F} _ {\ text {net}} = 4T-f. [/latex]
Подставив это во второй закон Ньютона, мы получим
[латекс] {F}_{\text{net}}=ma=4T-f. [/latex]
Используя немного алгебры, находим общую тягу 4 9{2} [/latex].) Хотя живые предметы больше не используются, наземные скорости 10 000 км/ч были получены с помощью ракетных саней.
В этом примере, как и в предыдущем, интересующая система очевидна. В более поздних примерах мы видим, что выбор интересующей системы имеет решающее значение, и этот выбор не всегда очевиден.
Второй закон Ньютона — это больше, чем определение; это отношение между ускорением, силой и массой. Это может помочь нам делать прогнозы. Каждая из этих физических величин может быть определена независимо, поэтому второй закон говорит нам нечто основное и универсальное о природе. 9{2}, [/latex] какова величина ускорения спортивного автомобиля?
Показать решение
Компонентная форма второго закона Ньютона
Мы разработали второй закон Ньютона и представили его в виде векторного уравнения на (рис.). Это векторное уравнение может быть записано как трехкомпонентное уравнение: ,\,\sum {\overset{\to}}{F}}_{y}=m{\overset{\to}}{a}}_{y},\,\text{and}\,\sum{ \ overset {\ to {F}} _ {z} = m {\ overset {\ to {a}} _ {z}. [/латекс]
Второй закон описывает, как тело механически реагирует на окружающую среду.
Влияние окружающей среды — это чистая сила [латекс] {\ overset {\ to } {F}} _ {\ text {net}}, [/latex] реакция тела — это ускорение [латекс] \ overset {\ to }{a}, [/latex] и сила отклика обратно пропорциональна массе m . Чем больше масса объекта, тем меньше его реакция (ускорение) на воздействие окружающей среды (заданная результирующая сила). Следовательно, масса тела является мерой его инерции, как мы объяснили в Первом законе Ньютона. 9{2}. [/latex] Найдите (а) результирующую силу, действующую на мяч, и (б) величину и направление результирующей силы.
Стратегия
Векторы в формате [latex] \hat{i} [/latex] и [latex] \hat{j} [/latex], указывающие направление силы вдоль оси x и y -ось, соответственно, задействованы, поэтому применим второй закон Ньютона в векторной форме.
Решение
- Применим второй закон Ньютона:
[латекс] {\ overset {\ to {F}} _ {\ text {net}} = m \ overset {\ to {a} = (0,400 \, \ text {кг}) (3,00 \ hat { i}+7,00\шляпа{j}\,{\текст{м/с}}^{2})=1,20\шляпа{i}+2,80\шляпа{j}\,\текст{N}.
[/латекс] 9{-1}(\frac{2.80}{1.20})=66,8\text{°}. [/латекс]
Значение
Мы должны помнить, что второй закон Ньютона является векторным уравнением. В (а) мы умножаем вектор на скаляр, чтобы определить результирующую силу в векторной форме. В то время как векторная форма дает компактное представление вектора силы, она не говорит нам, насколько он «большой» или куда он движется, в интуитивно понятных терминах. В (b) мы определяем фактический размер (величину) этой силы и направление, в котором она движется. 9{2} [/латекс].
Стратегия
Разделение вектора не определено, поэтому [латекс] m = {\ overset {\ to {F}} _ {\ text {net}} \ text{/} \ overset {\ to }{a} [/latex] не может быть выполнено. Однако масса m — это скаляр, поэтому мы можем использовать скалярную форму второго закона Ньютона, [латекс] m={F}_{\text{net}}\text{/}a [/latex].
Решение
Мы используем [латекс] m={F}_{\text{net}}\text{/}a [/latex] и подставляем величины двух векторов: [латекс] {F}_{ \text{net}}=600,0\,\text{N} [/латекс] и [латекс] a=0,2\,{\text{м/с}}^{2}.
[/латекс] Таким образом, 9{2}}=3000\,\text{кг}. [/latex]
Значимость
Сила и ускорение даны в формате [latex] \hat{i} [/latex] и [latex] \hat{j} [/latex], но ответ: масса m , является скаляром и поэтому не задается в форме [латекс] \шляпа{i} [/латекс] и [латекс] \шляпа{j} [/латекс].
Пример
Несколько сил, действующих на частицу
На частицу массой [латекс] m=4.0\,\text{kg} [/латекс] действуют силы четырех величин. [латекс] {F}_{1}=10,0\,\text{N},\,{F}_{2}=40,0\,\text{N},\,{F}_{3}=5,0 \,\text{N},\,\text{and}\,{F}_{4}=2.0\,\text{N} [/latex], с направлениями, как показано на диаграмме свободного тела в (Фигура). Чему равно ускорение частицы?
Рисунок 5.15 Четыре силы в плоскости xy действуют на частицу массой 4,0 кг.
Стратегия
Поскольку это двумерная задача, мы должны использовать диаграмму свободного тела. Во-первых, [latex] {\overset{\to }{F}}_{1} [/latex] необходимо разложить на x — и y -компоненты.
Затем мы можем применить второй закон в каждом направлении.
Решение
Рисуем диаграмму свободного тела, как показано на (Рисунок). Теперь применим второй закон Ньютона. Мы рассматриваем все векторы, разрешенные в x — и y -компоненты:
[латекс] \begin{array}{cccc}\sum {F}_{x}=m{a}_{x}\hfill & & & \sum { F}_{y}=m{a}_{y}\hfill \\ {F}_{1x}-{F}_{3x}=m{a}_{x}\hfill & & & {F }_{1y}+{F}_{4y}-{F}_{2y}=m{a}_{y}\hfill \\ {F}_{1}\,\text{cos}\, 30\text{°}-{F}_{3x}=m{a}_{x}\hfill & & & {F}_{1}\text{sin}\,30\text{°}+{ F}_{4y}-{F}_{2y}=m{a}_{y}\hfill \\ (10.0\,\text{N})(\text{cos}\,30\text{° })-5.0\,\text{N}=(4.0\,\text{кг}){a}_{x}\hfill & & & (10.0\,\text{N})(\text{sin} \,30\text{°})+2.0\,\text{N}-40.0\,\text{N}=(4.0\,\text{кг}){a}_{y}\hfill \\ { а}_{х}=0,9{2} [/latex] направлен на [latex] 276\text{°} [/latex] к положительной оси x .
Значение
В повседневной жизни можно найти множество примеров, когда три или более сил действуют на один объект, например, тросы, идущие от моста «Золотые Ворота», или футболиста, которого трое защитников атакуют.
Мы видим, что решение этого примера является просто расширением того, что мы уже сделали.
Проверьте свое понимание
На автомобиль действуют силы, как показано ниже. Масса автомобиля 1000,0 кг. Дорога скользкая, поэтому трением можно пренебречь. а) Чему равна результирующая сила, действующая на автомобиль? б) Чему равно ускорение автомобиля?
Показать ответ
Второй закон Ньютона и импульс
Ньютон фактически сформулировал свой второй закон в терминах импульса: «Мгновенная скорость изменения импульса тела равна суммарной силе, действующей на тело». («Мгновенная скорость» подразумевает, что задействована производная.) Это может быть задано векторным уравнением
[латекс] {\ overset {\ to {F}} _ {\ text {net}} = \ frac {d \overset{\to}}{p}}{dt}. [/latex]
Это означает, что второй закон Ньютона отвечает на главный вопрос движения: что вызывает изменение движения объекта? Импульс был описан Ньютоном как «количество движения», способ сочетания скорости объекта и его массы.
Мы посвящаем Линейный импульс и Столкновения изучению импульс .
На данный момент достаточно определить импульс [латекс] \overset{\to }{p} [/латекс] как произведение массы объекта м и его скорости [латекс] \overset{ \to }{v} [/латекс]:
[латекс] \overset{\to }{p}=m\overset{\to }{v}. [/latex]
Так как скорость является вектором, то и импульс тоже.
Легко визуализировать импульс. Поезд, движущийся со скоростью 10 м/с, имеет больший импульс, чем тот, который движется со скоростью 2 м/с. В повседневной жизни мы называем одну спортивную команду «имеющей импульс», когда она набирает очки против команды соперника.
Если мы подставим (Рисунок) в (Рисунок), мы получим
[латекс] {\overset{\to} {F}}_{\text{net}}=\frac{d\overset{\to} {p}}{dt}=\frac{d(m\overset{\to}}{v})}{dt}. [/latex]
Когда м является постоянным, мы имеем
[латекс] {\ overset {\ to} {F}} _ {\ text {net}} = m \ frac {d (\ overset {\ до }{v})}{dt}=m\overset{\to }{a}.
[/latex]
Таким образом, мы видим, что импульсная форма второго закона Ньютона сводится к форме, данной ранее в этом разделе.
Исследуйте силы, действующие при буксировке тележки или толкании холодильника, ящика или человека. Создайте приложенную силу и посмотрите, как она заставляет объекты двигаться. Поместите объект на рампу и посмотрите, как это повлияет на его движение. 9{2} [/латекс]. Какова чистая внешняя сила, действующая на нее?
Если спринтер из предыдущей задачи разгоняется с такой скоростью на протяжении 20,00 м, а затем сохраняет эту скорость до конца бега на 100,00 м, каково будет ее время в гонке?
Показать решение
Уборщик толкает тележку для белья массой 4,50 кг так, что суммарная внешняя сила, действующая на нее, равна 60,0 Н. Вычислите величину ускорения его тележки.
Космонавты на орбите явно невесомы. Это означает, что необходим умный метод измерения массы астронавтов, чтобы следить за их набором или потерей массы и корректировать свой рацион.
Один из способов сделать это — приложить к космонавту известную силу и измерить вызванное им ускорение. Предположим, что действует чистая внешняя сила 50,0 Н, а измеренное ускорение космонавта равно [латекс] 0,89.{2} [/латекс]. а) Вычислите ее массу. (b) Воздействуя на астронавта силой, корабль, на котором он вращается, испытывает равную и противоположную силу. Используйте эти знания, чтобы найти уравнение для ускорения системы (астронавта и космического корабля), которое будет измерено ближайшим наблюдателем. (c) Обсудите, как это повлияет на измерение ускорения космонавта. Предложите способ предотвращения отдачи автомобиля.
Показать решение
На (рисунке) чистая внешняя сила, действующая на косилку массой 24 кг, равна 51 Н. Если сила трения, противодействующая движению, равна 24 Н, какая сила равна 9{4}\,\text{N}, [/latex] и сила трения, противодействующая движению, равна 650,0 Н. (b) Почему ускорение не составляет 1/4 от того, что имеет место при горении всех ракет?
Чему равно замедление салазок ракеты, если они остановятся за 1,10 с со скорости 1000,0 км/ч? (Такое замедление привело к тому, что один испытуемый потерял сознание и временно ослеп.
)
Показать решение
Предположим, двое детей толкают горизонтально, но в противоположных направлениях, третьего ребенка в тележке. На первого ребенка действует сила 75,0 Н, на второго — 9 Н.{2} [/latex] при движении со скоростью 90,0 км/ч. При этой скорости силы, препятствующие движению, включая трение и сопротивление воздуха, составляют в сумме 400,0 Н. (Сопротивление воздуха аналогично трению воздуха. Оно всегда противодействует движению объекта.) Какова величина силы, с которой мотоцикл давит назад на земля производит свое ускорение, если масса мотоцикла с наездником 245 кг?
Показать решение
Автомобиль массой 1000,0 кг разгоняется от 0 до 90,0 км/ч за 10,0 с. а) Чему равно его ускорение? б) Какова результирующая сила, действующая на автомобиль? 9{3}[/latex] км/ч пристегнут ремнем безопасности. Водитель нажимает на тормоз, и внедорожник останавливается через 45,0 м. Найдите силу ремня безопасности, действующую на пассажира.
На частицу массой 2,0 кг действует единственная сила [латекс] {\overset{\to}}{F}}_{1}=18\hat{i}\,\text{N}. [/latex] (а) Каково ускорение частицы? б) Если частица стартует из состояния покоя, какой путь она пройдет за первые 5,0 с?
Показать решение
Предположим, что на частицу из предыдущей задачи также действуют силы [латекс] {\overset{\to }{F}}_{2}=-15\hat{i}\,\text{N} [/latex] и [латекс] {\overset{\to}}{F}}_{3}=6,0\шляпа{j}\,\текст{N}. [/latex] Каково его ускорение в этом случае?
Найдите ускорение тела массой 5,0 кг, как показано ниже.
Показать решение
На следующем рисунке горизонтальная поверхность, по которой скользит этот блок, не имеет трения. Если каждая из двух сил, действующих на него, имеет величину [латекс] F=30,0\,\text{N} [/латекс] и [латекс] M=10,0\,\текст{кг} [/латекс], какова величина результирующего ускорения блока?
Глава 4 Понятия
Глава 4 Понятия
Глава 4
Концептуальные вопросы: 5, 6, 10, 24
| ВЕРНУТЬСЯ К ДОМАШНИМ ЗАДАНИЯМ |
5.
Пытаясь затянуть ослабленную стальную головку молотка, плотник держит молоток вертикально, поднимает его вверх, а затем быстро опускает, ударяя нижним концом деревянной рукоятки о доску. Объясните, как это затягивает головку обратно на рукоятку.
Пока рукоятка и головка молотка движутся вниз, они оба совершают движение. Это кажется очевидным и избыточным утверждением, но это важная часть этой головоломки. Сила воздействует на ручку (доску), поэтому она ускоряется до остановки, но головка молотка все еще движется. Он продолжает двигаться до тех пор, пока ручка не ускорит его до остановки, что происходит только тогда, когда головка движется вниз.
6. Когда автомобиль начинает двигаться вперед, какая сила заставляет его это делать? Помните, что это должна быть внешняя сила — все внутренние силы складываются в ноль. Как двигатель увеличивает движущую силу?
Чтобы что-то ускорить, нужна сила извне. Для автомобиля, разгоняющегося из состояния покоя, единственное, что действует на него в прямом направлении, — это трение о землю.
Это кажется обратным — как может трение производят движение, когда оно всегда действует против движения вещей? Хитрость здесь в том, что шина отталкивается от дороги, поэтому дорога должна автоматически толкать шину вперед. Это 3-й закон Ньютона. Как только вы задумаетесь об этом, вы увидите множество примеров трения, толкающего предметы вперед, когда они отталкиваются назад: ходьба, выталкивание себя из постели, движение велосипеда вперед и т. д.
О, двигатель. Все, что делает двигатель, это заставляет гизмо двигаться, чтобы вращать шестерню, чтобы заставить ось вращаться, чтобы заставить колесо вращаться. Итак, внутри автомобиля действует множество других сил. Но сила, непосредственно ответственная за ускорение автомобиля, — это трение о дорогу.
А когда машина остановится?
10. Товарный поезд состоит из паровоза и нескольких одинаковых вагонов, стоящих на ровной поверхности. Определите, является ли каждое из этих утверждений правильным или неправильным, и объясните, почему:
а.
Если поезд движется с постоянной скоростью, двигатель должен тянуть с силой, превышающей вес поезда.
Это ЛОЖЬ. Если поезд движется с постоянной скоростью, он должен тянуть в прямом направлении с некоторой силой, достаточной только для уравновешивания сил, тянущих в противоположном направлении, таких как трение. Его не нужно сравнивать с весом поезда, и ему не нужно тянуть больше, чем какая-либо конкретная сила, потому что он не ускоряется.
б. Если поезд движется с постоянной скоростью, тяговое усилие двигателя первого вагона должно превышать обратное тяговое усилие этого вагона.
ЛОЖНЫЙ. Тяга вперед не должна превышать силы, тянущей назад. Он должен только балансировать с силой, чтобы произвести чистую силу, равную нулю, и ускорение, равное нулю.
в. Если поезд движется по инерции, его инерция заставляет его замедляться и, в конце концов, останавливаться.
ЛОЖНЫЙ. «Инерция» ничего не делает — это не сила.
Это просто свойство объектов оставаться в движении, что они все и делают, и бывает труднее изменить движение, когда объект имеет большую Mмассу (что часто рассматривается как способ количественной оценки инерции). Если когда-либо происходит толчок, притяжение и т. д., это должно быть вызвано внешней силой, воздействующей на объект. В данном случае это, вероятно, трение, но это также может быть сила тяжести, тянущая вниз с холма, сопротивление воздуха и т. д.
24. Вы решаете проверить свои знания по физике, преодолевая водопад в бочке. Вы берете с собой в бочку бейсбольный мяч и, падая вертикально вниз, отпускаете мяч. Что вы ожидаете увидеть при движении мяча относительно ствола? . . .
Очевидно, это вопрос с подвохом. Ничего не увидишь, потому что в бочке темно!!
Но, если бы вы могли посмотрите внутри бочки, вы бы воссоздали сценарий, который мы разыгрываем в задаче с лифтом в классе. Во-первых, вы знаете, что все объекты падают с постоянным ускорением -g .
Итак, вы идете вперед и вытаскиваете листок бумаги, пока вы падаете в ba
ШПАШ!
Ой, слишком поздно. Но допустим, вы сделали расчет до того, как попали в бочку, что всегда является хорошей идеей. Вы заметите, что сила, действующая на бейсбольный мяч, равна его весу ( мг ), и ваша рука толкает вверх. Ускорение мяча -g , как мы упоминали ранее. Итак, когда вы доберетесь до линии:
N — мг = м(-г)
и решить для Н , получится, что эта контактная сила равна нулю! Это означает, что вам не нужно держать мяч, он просто парит там!
Еще один способ понять это — знать, что все объекты падают с одинаковой скоростью, включая бочку, вас и ваш бейсбольный мяч. Если вы все падаете одинаково, никто из вас никого не догоняет, поэтому ничто не будет давить на что-либо еще.
Но почему это ? Почему все падает с одинаковой скоростью? И почему такая скорость ускорения -g ? Что ж, теперь, когда вы кое-что знаете о гравитации, составьте уравнение, в котором результирующая сила, действующая на объект, является результатом силы гравитации здесь, на Земле, F = GMm/r 2 (где «М» — масса Земли).
а «m» — это ваша масса или масса любого другого объекта, притягиваемого Землей). Это должно быть равно вашей массе, умноженной на ускорение, или ma . Когда вы настроите это, вы заметите, что м с каждой стороны компенсируются, и у вас есть уравнение для ускорения. Угадайте, чему равно это ускорение, если ввести правильные значения G, M и r? И тот факт, что м сокращаются, означает, что это ускорение , а не зависит от массы падающего объекта. Это то, что открыл Галилей, и это то, что мы использовали в нескольких главах. Это объясняет, почему это работает.
| ВЕРНУТЬСЯ К ДОМАШНИМ ЗАДАНИЯМ |
Рисование диаграмм свободного тела
Диаграммы свободного тела — это диаграммы, используемые для отображения относительной величины и направления всех сил, действующих на объект в данной ситуации. Диаграмма свободного тела — это особый пример векторных диаграмм, которые обсуждались в предыдущем разделе. Эти диаграммы будут использоваться на протяжении всего нашего изучения физики.
Размер стрелки на диаграмме свободного тела отражает величину силы. Направление стрелки показывает направление действия силы. Каждая стрелка силы на диаграмме помечена, чтобы указать точный тип силы. Обычно на диаграмме свободного тела объект изображают в виде прямоугольника, а стрелку силы проводят из центра прямоугольника наружу в направлении действия силы. Пример диаграммы свободного тела показан справа
На приведенной выше диаграмме свободного тела показаны четыре силы, действующие на объект. На объекты , а не всегда действуют четыре силы. Будут случаи, когда количество сил, изображенных на диаграмме свободного тела, будет равно одному, двум или трем. Не существует жесткого правила о количестве сил, которые должны быть изображены на диаграмме свободного тела. Единственное правило для рисования диаграмм свободного тела состоит в том, чтобы изобразить все силы, которые существуют для этого объекта в данной ситуации. Таким образом, для построения диаграмм свободного тела чрезвычайно важно знать различные виды сил.
Если вам дано описание физической ситуации, начните с использования вашего понимания типов сил, чтобы определить, какие силы присутствуют. Затем определите направление, в котором действует каждая сила. Наконец, нарисуйте прямоугольник и добавьте стрелки для каждой существующей силы в соответствующем направлении; пометьте каждую стрелку силы в соответствии с ее типом. При необходимости обратитесь к списку сил и их описанию, чтобы понять различные типы сил и их соответствующие символы.
Мы хотели бы предложить …
Иногда недостаточно просто прочитать об этом. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашей интерактивной диаграммы свободного тела. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Интерактивная диаграмма свободного тела позволяет учащемуся практиковаться в определении сил, действующих на объект, и выражать такое понимание путем построения диаграммы свободного тела.
Посетите: Диаграмма Free-Body
Практика
Примените метод, описанный в абзаце выше, для построения диаграмм свободного тела для различных ситуаций, описанных ниже. Ответы показаны и объяснены внизу этой страницы.
- Книга лежит на столе. Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
- Гимнастка, держащаяся за перекладину, неподвижно висит в воздухе. Перекладина поддерживается двумя веревками, которые крепятся к потолку. Изобразите силы, действующие на комбинацию гимнастки и штанги. Смотрите ответ.
- Яйцо свободно падает из гнезда на дереве. Сопротивлением воздуха пренебречь. Изобразите силы, действующие на яйцо при его падении. Смотрите ответ.
- Белка-летяга скользит (без крыла закрылков ) с дерева на землю с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Изобразите силы, действующие на белку.
Смотрите ответ. - К книге приложена сила, направленная вправо, чтобы переместить ее по столу с ускорением вправо. Рассмотрим силы трения. Сопротивлением воздуха пренебречь. Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
- К книге приложена сила, направленная вправо, чтобы переместить ее по столу с постоянной скоростью. Рассмотрим силы трения. Сопротивлением воздуха пренебречь. Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
- Студент колледжа кладет рюкзак на плечо. Рюкзак подвешен неподвижно на одной лямке с одного плеча. Изобразите вертикальные силы, действующие на рюкзак. Смотрите ответ.
- Парашютист спускается с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Изобразите силы, действующие на парашютиста. Смотрите ответ.
- Сила приложена вправо, чтобы тащить сани по рыхлому снегу с ускорением вправо. Сопротивлением воздуха пренебречь. Изобразите силы, действующие на сани. Смотрите ответ.
- Футбольный мяч движется вверх к своей вершине после того, как игрок забил бутс. Сопротивлением воздуха пренебречь. Изобразите силы, действующие на футбольный мяч, когда он поднимается вверх к своей вершине. Смотрите ответ.
- Автомобиль движется вправо и замедляется. Сопротивлением воздуха пренебречь. Изобразите силы, действующие на автомобиль. Смотрите ответ.
Ответы
Здесь показаны ответы на приведенное выше упражнение. Если у вас есть трудности с рисованием диаграмм свободного тела, вы должны быть обеспокоены. Продолжайте просматривать список сил и их описание, а также эту страницу, чтобы получить удобство при построении диаграмм свободного тела.
1. На столе лежит книга. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Вернуться к онлайн-списку описаний
2.
Гимнастка, держась за перекладину, неподвижно висит в воздухе. Перекладина поддерживается двумя веревками, которые крепятся к потолку. Изобразите силы, действующие на комбинацию гимнастки и штанги. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Вернуться к списку описаний 9 в режиме онлайн0003
3. Яйцо свободно падает из гнезда на дереве. Сопротивлением воздуха пренебречь. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит следующим образом:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Вернуться к онлайн-списку описаний
4. Белка-летяга скользит (без крыльев закрылков ) с дерева на землю с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Вернуться к онлайн-списку описаний
5.
К книге приложена сила, направленная вправо, чтобы переместить ее по столу с ускорением вправо. Рассмотрим силы трения. Сопротивлением воздуха пренебречь. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Вернуться к онлайн-списку описаний
6. К книге приложена сила, направленная вправо, чтобы переместить ее по столу с постоянной скоростью. Рассмотрим силы трения. Сопротивлением воздуха пренебречь. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит следующим образом:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Вернуться к онлайн-списку описаний
7. Студент колледжа кладет на плечо рюкзак. Рюкзак подвешен неподвижно на одной лямке с одного плеча. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит следующим образом:
Вернуться к вопросам
Вернуться к информации о диаграммах свободного тела
Вернуться к онлайн-списку описаний
8.
