mozok.click » Фізика » Движение тела под действием нескольких сил
Інформація про новину
  • Переглядів: 2420
  • Автор: admin
  • Дата: 14-10-2017, 18:18
14-10-2017, 18:18

Движение тела под действием нескольких сил

Категорія: Фізика

Изучая данный параграф, вы ознакомитесь с основными этапами решения задач по динамике, рассмотрите примеры решения некоторых ключевых задач. Материал параграфа следует тщательно проработать, ведь с подобными задачами вы будете встречаться при изучении всего дальнейшего курса физики.

вспоминаем силы

Учитывая тему параграфа, прежде всего следует вспомнить определения некоторых сил, с которыми вы ознакомились в 7 классе, изучая механику, формулы для их вычисления, а также направления их действия.

сила, с которой Земля притягивает к себе тела, находящиеся на ее поверхности или вблизи нее

сила, возникающая вследствие скольжения одного тела по поверхности другого

сила, возникающая при деформации тела

выталкивающая сила, которая действует на тело, погруженное в жидкость или газ

направлена вертикально вниз и приложена к центру тяжести тела

направлена в сторону, противоположную движению тела, и действует вдоль поверхности соприкосновения тел

направлена в сторону, противоположную удлинению, и действует вдоль шнура или пружины

направлена вертикально вверх и приложена к центру погруженной части тела

Учимся решать задачи

Алгоритм решения задач по динамике

1. Внимательно прочитайте условие задачи. Определите, какие силы действуют на тело, каков характер движения тела (движется оно с ускорением или равномерно прямолинейно).

2. Запишите краткое условие задачи. При необходимости переведите значения физических величин в единицы СИ.

3. Выполните пояснительный рисунок, на котором укажите силы, действующие на тело, и направление ускорения движения тела.

4. Выберите инерциальную систему отсчета. Оси координат желательно направить так, чтобы как можно больше сил было направлено вдоль этих осей (это не изменит результат решения, но значительно его упростит).

5. Запишите второй закон Ньютона в векторном виде и в проекциях на оси координат. Запишите формулы для вычисления сил. Получив систему уравнений, решите ее относительно неизвестной величины. Если в задаче есть дополнительные условия, используйте их.

6. Проверьте единицу и найдите числовое значение искомой величины. Проанализируйте результат, запишите ответ.



При решении задач систему отсчета будем связывать с точкой, неподвижной относительно поверхности Земли (то есть тело движется, а оси координат остаются неподвижными); тело будем считать материальной точкой, поэтому все силы будем изображать приложенными к одной точке.

Задача 1. Деревянный брусок массой 200 г равномерно тянут по горизонтальной поверхности с помощью пружины жесткостью 40 Н/м. Определите удлинение пружины, если коэффициент трения скольжения 0,25.

Анализ физической проблемы.Чтобы вычислить удлинение пружины, нужно знать силу упругости — ее найдем, воспользовавшись вторым законом Ньютона. Следует учесть, что брусок тянут равномерно, поэтому ускорение его движения равно нулю.

Выполним пояснительный рисунок, на котором укажем силы, действующие на тело, и направления осей координат.

Задача 2. Вычислите тормозной путь и время торможения автомобиля, если он двигался по прямому горизонтальному участку дороги и перед началом торможения имел скорость 54 км/ч. Коэффициент трения скольжения резины по бетону — 0,75.

Анализ физической проблемы. Чтобы определить тормозной путь и время торможения автомобиля, необходимо знать ускорение его движения. Ускорение найдем, воспользовавшись вторым законом Ньютона.

Выполним пояснительный рисунок, на котором укажем силы, действующие на автомобиль, оси координат, направления начальной скорости, перемещения и ускорения (автомобиль останавливается, поэтому


Задача 3. Человек массой 70 кг зашел в лифт. Лифт начинает движение с ускорением 0,2 м/с2, направленным вверх, а затем поднимается с постоянной скоростью. На сколько изменяется вес человека во время этого движения?

Анализ физической проблемы Вес тела — это сила, действующая на опору — лифт. По третьему закону Ньютона сила, с которой тело действует на опору, равна силе, с которой опора действует на тело: P = N. Значит, нужно найти силу нормальной реакции опоры, действующую на человека при каждом виде движения лифта.

Выполним пояснительные рисунки, на которых укажем силы, действующие на человека, направление ускорения и направление оси OY.

Задача 4. Автомобиль массой 4 т поднимается в гору, замедляя движение. Определите силу тяги автомобиля, если уклон горы — 0,02, а коэффициент сопротивления движению — 0,04. Ускорение автомобиля — 0,15 м/с2.

Обратите внимание!

Уклон дороги— синус угла α наклона полотна дороги к горизонту. Если уклон невелик (меньше 0,1), то cos α ^ 1.

Коэффициент сопротивления движениюμ учитывает все виды трения: качения, скольжения в осях и т. д. Сила сопротивлениянаправлена противоположно движению тела и вычисляется по формуле:

Анализ физической проблемы На тело действуют четыре силы: сила тяжести mg, сила Nнормальной реакции опоры, сила тяги ^тяги и сила сопротивления F, . Скорость тела уменьшается, по

этому ускорение направлено противоположно направлению движения тела.

Выполним пояснительный рисунок, указав силы, действующие на тело, направления осей координат и ускорения движения тела.


Вместо итогов

Вы ознакомились с решением некоторых задач на движение тел под действием нескольких сил. Конечно, рассмотреть в рамках учебника все типы таких задач невозможно, да и не нужно. Главное — у вас есть алгоритм решения и примеры работы по этому алгоритму. Остальное — за вами.

Итак, решая задачу по динамике, сначала выполните пояснительный рисунок, укажите силы, запишите уравнение второго закона Ньютона, выберите систему отсчета, найдите проекции. Нужно знать, как направлены силы, когда они возникают и по каким формулам их определяют. А дальше, даже если вы сразу не видите всего хода решения задачи, — ничего страшного. Вы обязательно найдете какую-то величину, знание которой поможет вам увидеть дальнейший ход решения. Можно даже сказать так: «Если не знаешь, как решать задачу, то начни ее решать». Не нужно бояться сделать ошибочный шаг. Тот не побеждает, кто не умеет проигрывать. Научиться решать задачи по физике может каждый, нужно только их решать!


Упражнение № 35

1. Во время старта космический корабль движется вертикально вверх с ускорением 40 м/с2. С какой силой космонавт массой 70 кг давит на кресло?

2. Деревянный брусок массой 200 г равномерно тянут по горизонтальной поверхности, прикладывая силу 1 Н. Определите коэффициент трения скольжения.

3. Тело массой 300 г, подвешенное на пружине, вместе с пружиной опускают с ускорением 2 м/с2. Определите жесткость пружины, если ее удлинение составило 5 см.

4. Груз массой 10 кг и объемом 1 дм3 извлекают из воды с помощью веревки. Определите силу натяжения веревки, если груз движется с ускорением 2 м/с2. Сопротивление воды не учитывайте.

5. Лыжник массой 60 кг, набравший за время спуска скорость 10 м/с, выехал на горизонтальный участок и остановился через 40 с. Определите силу трения на горизонтальном участке и коэффициент трения скольжения.

6. Автомобиль массой 3 т съезжает с горы, развивая силу тяги 3000 Н. С каким ускорением движется автомобиль, если коэффициент сопротивления движению 0,04, а уклон горы — 0,03?

7. Тело массой m1 = 1 кг скользит по горизонтальной поверхности под действием груза массой m2 = 250 г (см. рисунок). Система тел движется с ускорением 1,5 м/с2. Найдите коэффициент трения скольжения.

 

Это материал учебника Физика 9 класс Барьяхтар, Довгий

 






^