Задачи по физике динамика с решением: Задачи по динамике с решениями, алгоритм решения задач по динамике

Содержание

Задачи по динамике с решениями, алгоритм решения задач по динамике

Динамика – раздел механики, которому уделяется больше всего учебных часов. Уделите 5 минут на то, чтобы прочесть нашу статью и чуть больше разобраться в решении задач по динамике.

Наш телеграм – место, где мы скрупулезно отбираем, фильтруем и выкладываем все, что может быть полезно современному студенту. Под лежачий камень вода не течет, подписывайтесь!

Для начала, вопрос. Какой алгоритм решения задач по динамике? Собственно, алгоритм такой же, как и для любой задачи по физике. Мы уже писали об этом в памятке по решению задач. Не забываем держать под рукой полезные формулы, повторяем вопросы из теории, и можно приступать к практическим заданиям.

Вопросы по теме «Динамика»

Вопрос 1. Что изучает динамика?

Ответ. Динамика – раздел механики, который изучает взаимодействия между телами.

Вопрос 2. Каково основное уравнение динамики?

Ответ. Основное уравнение динамики устанавливает связь между приложенной к телу силой, его массой и ускорением тела.

Вопрос 3. Что такое вес тела и зависит ли он от местоположения тела на поверхности Земли?

Ответ. Вес – это сила, с которой тело действует на опору. Вес зависит от ускорения свободного падения, а значит и от географического местоположения на поверхности планеты. А вот масса тела всегда неизменна (за исключением движения со скоростью, близкой к скорости света).

Вопрос 4. В каких системах отсчета справедлив второй закон Ньютона?

Ответ. Второй закон Ньютона справедлив в инерциальных системах отсчета.

Вопрос 5. Сила тяжести на земле является отдельным проявлением одного из фундаментальных физических взаимодействий. Что это за взаимодействие.

Ответ. Конечно, это гравитационное взаимодействие. А сила тяжести – проявление силы всемирного тяготения.

Задачи по динамике поступательного движения с решениями

Задача №1. Определение времени движения

Условие

Тело находится у основания наклонной плоскости с углом при основании α = 30°. Коэффициент трения о поверхность равен µ = 0,6 и масса тела m = 2 кг. Сколько времени тело будет двигаться по наклонной плоскости, если его толкнуть вверх вдоль плоскости со скоростью υ0 = 20 м/с? (g = 9,8 м/с2).

Решение

Для начала, выполним рисунок:

Тело будет двигаться равнозамедленно с ускорением, равным –a в течение времени t, при этом

Откуда

Определим ускорение a. Запишем второй закон Ньютона в векторной форме и в проекциях на оси Х и Y соответственно:

Сила трения определяется выражением

Тогда,

Следовательно, время, в течение которого тело будет двигаться по наклонной плоскости:

Подставим числовые значения:

Ответ: 2 секунды.

Задача №2. Применение второго закона Ньютона

Условие

В изображенной на рисунке системе нижний брусок может двигаться по наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол α = 30, а верхний брусок – вдоль наклонной плоскости, составляющий с горизонтом некоторый угол β. Коэффициент трения между нижним бруском и наклонной плоскостью равен µ = 0,2, трение между верхним бруском и наклонной плоскостью отсутствует. Считая соединяющую бруски нить очень легкой и нерастяжимой, и пренебрегая массой блока и трением в его оси, найдите, при каких значениях угла β нить будет растянута.

Решение

Так как  тангенс угла α больше, чем коэффициент трения между бруском и поверхностью, нижний брусок будет скользить по наклонной плоскости даже при ненатянутой нити. Следовательно, в том случае, когда оба бруска движутся и нить натянута, модули ускорений  брусков будут одинаковыми. Обозначим массу нижнего бруска как m1, массу верхнего бруска как m2, а силу натяжения соединяющей их нити как

T. Тогда для каждого из брусков можно записать второй закон Ньютона в проекции на направление его движения:

где Fтр – действующая на нижний брусок сила трения скольжения, N – действующая на него сила нормальной реакции опоры.
Так как нижний брусок не движется в направлении, перпендикулярном плоскости, то из второго закона Ньютона следует:

Решая совместно полученные уравнения, найдем:

Для того, чтобы нить была натянута, должно выполняться неравенство:

С учетом полученного выражения для модуля ускорения a, это неравенство можно переписать в следующем виде:

Подставим числовые значения и найдем искомый угол:

Ответ: 19°.

Задача №3. Нахождение силы

Условие

Два одинаковых груза массой M = 100 г каждый подвешены на концах невесомой и нерастяжимой нити, перекинутой через невесомый блок с неподвижной осью. На один из них кладут перегрузок массой

m = 20 г, после чего система приходит в движение. Найдите модуль силы F, действующей на ось блока во время движения грузов. Трением пренебречь.

Решение

На основании второго закона Ньютона уравнение движение для обоих грузов с учетом перегрузки на одном из них в проекции на вертикальную ось, направленную вниз, выглядит следующим образом:

где a1 и a2 – проекции ускорений грузов M и (M+m) на вертикальную ось;
T1 и T2 – проекции сил натяжения нити на вертикальную ось. Так как нить не растяжима (по условию задачи), то

Из-за невесомости блока и нити и отсутствия трения, справедливо равенство:

В силу третьего закона Ньютона:

где F с индексом штрих – сила, действующая на блок со стороны его оси. Из первых двух уравнений получим:

Подставим числовые значения:

Ответ: 2,14 Ньютона.

Кстати! Для наших читателей действует скидка 10% на любой вид работы.

Задачи по динамике вращательного движения с решениями

Задача №4. Нахождение числа оборотов маховика

Условие

Маховик радиусом R=0,5 м и массой 10 кг соединен с мотором при помощи приводного ремня. Натяжение ремня, идущего без скольжения, постоянно и равно Т=98 Н. Какое число оборотов в секунду будет делать маховик через Δt=10 с после начала движения. Маховик считать однородным диском.

Решение

Основное уравнение динамики вращательного движения:

где J — момент инерции маховика. Принимая маховик за однородный диск, можно записать:

Момент силы натяжения ремня:

Угловое ускорение маховика:

Угловая скорость маховика:

Решая уравнения, записанные выше, получим ответ:

Ответ: 62,4 оборота в секунду

Задача №5. Нахождение углового ускорения

Условие

Момент силы, приложенный к вращающемуся телу изменяется по закону M=M0-αt. Момент остаётся постоянным в течение всего времени вращения. Зависимость углового ускорения от времени представлена на рисунке. Найти выражение для углового ускорения.

Решение

Согласно основному закону динамики вращательного движения:


Это уравнение прямой с отрицательным углом наклона, что соответствует рисунку.

Нужна помощь в решении задач по динамике, теоретической механике, деталям машин, химии, etc? Обращайтесь за ней в профессиональный студенческий сервис.

Задачи по динамике с решениями, алгоритм решения задач по динамике

Динамика – раздел механики, которому уделяется больше всего учебных часов. Уделите 5 минут на то, чтобы прочесть нашу статью и чуть больше разобраться в решении задач по динамике.

Наш телеграм – место, где мы скрупулезно отбираем, фильтруем и выкладываем все, что может быть полезно современному студенту. Под лежачий камень вода не течет, подписывайтесь!

Для начала, вопрос. Какой алгоритм решения задач по динамике? Собственно, алгоритм такой же, как и для любой задачи по физике. Мы уже писали об этом в памятке по решению задач. Не забываем держать под рукой полезные формулы, повторяем вопросы из теории, и можно приступать к практическим заданиям.

Вопросы по теме «Динамика»

Вопрос 1. Что изучает динамика?

Ответ. Динамика – раздел механики, который изучает взаимодействия между телами.

Вопрос 2. Каково основное уравнение динамики?

Ответ. Основное уравнение динамики устанавливает связь между приложенной к телу силой, его массой и ускорением тела.

Вопрос 3. Что такое вес тела и зависит ли он от местоположения тела на поверхности Земли?

Ответ. Вес – это сила, с которой тело действует на опору. Вес зависит от ускорения свободного падения, а значит и от географического местоположения на поверхности планеты. А вот масса тела всегда неизменна (за исключением движения со скоростью, близкой к скорости света).

Вопрос 4. В каких системах отсчета справедлив второй закон Ньютона?

Ответ. Второй закон Ньютона справедлив в инерциальных системах отсчета.

Вопрос 5. Сила тяжести на земле является отдельным проявлением одного из фундаментальных физических взаимодействий. Что это за взаимодействие.

Ответ. Конечно, это гравитационное взаимодействие. А сила тяжести – проявление силы всемирного тяготения.

Задачи по динамике поступательного движения с решениями

Задача №1. Определение времени движения

Условие

Тело находится у основания наклонной плоскости с углом при основании α = 30°. Коэффициент трения о поверхность равен µ = 0,6 и масса тела m = 2 кг. Сколько времени тело будет двигаться по наклонной плоскости, если его толкнуть вверх вдоль плоскости со скоростью υ0 = 20 м/с? (g = 9,8 м/с2).

Решение

Для начала, выполним рисунок:

Тело будет двигаться равнозамедленно с ускорением, равным –a в течение времени t, при этом

Откуда

Определим ускорение a. Запишем второй закон Ньютона в векторной форме и в проекциях на оси Х и Y соответственно:

Сила трения определяется выражением

Тогда,

Следовательно, время, в течение которого тело будет двигаться по наклонной плоскости:

Подставим числовые значения:

Ответ: 2 секунды.

Задача №2. Применение второго закона Ньютона

Условие

В изображенной на рисунке системе нижний брусок может двигаться по наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол α = 30, а верхний брусок – вдоль наклонной плоскости, составляющий с горизонтом некоторый угол β. Коэффициент трения между нижним бруском и наклонной плоскостью равен µ = 0,2, трение между верхним бруском и наклонной плоскостью отсутствует. Считая соединяющую бруски нить очень легкой и нерастяжимой, и пренебрегая массой блока и трением в его оси, найдите, при каких значениях угла β нить будет растянута.

Решение

Так как  тангенс угла α больше, чем коэффициент трения между бруском и поверхностью, нижний брусок будет скользить по наклонной плоскости даже при ненатянутой нити. Следовательно, в том случае, когда оба бруска движутся и нить натянута, модули ускорений  брусков будут одинаковыми. Обозначим массу нижнего бруска как m1, массу верхнего бруска как m2, а силу натяжения соединяющей их нити как T. Тогда для каждого из брусков можно записать второй закон Ньютона в проекции на направление его движения:

где Fтр – действующая на нижний брусок сила трения скольжения, N – действующая на него сила нормальной реакции опоры.
Так как нижний брусок не движется в направлении, перпендикулярном плоскости, то из второго закона Ньютона следует:

Решая совместно полученные уравнения, найдем:

Для того, чтобы нить была натянута, должно выполняться неравенство:

С учетом полученного выражения для модуля ускорения a, это неравенство можно переписать в следующем виде:

Подставим числовые значения и найдем искомый угол:

Ответ: 19°.

Задача №3. Нахождение силы

Условие

Два одинаковых груза массой M = 100 г каждый подвешены на концах невесомой и нерастяжимой нити, перекинутой через невесомый блок с неподвижной осью. На один из них кладут перегрузок массой m = 20 г, после чего система приходит в движение. Найдите модуль силы F, действующей на ось блока во время движения грузов. Трением пренебречь.

Решение

На основании второго закона Ньютона уравнение движение для обоих грузов с учетом перегрузки на одном из них в проекции на вертикальную ось, направленную вниз, выглядит следующим образом:

где a1 и a2 – проекции ускорений грузов M и (M+m) на вертикальную ось;
T1 и T2 – проекции сил натяжения нити на вертикальную ось. Так как нить не растяжима (по условию задачи), то

Из-за невесомости блока и нити и отсутствия трения, справедливо равенство:

В силу третьего закона Ньютона:

где F с индексом штрих – сила, действующая на блок со стороны его оси. Из первых двух уравнений получим:

Подставим числовые значения:

Ответ: 2,14 Ньютона.

Кстати! Для наших читателей действует скидка 10% на любой вид работы.

Задачи по динамике вращательного движения с решениями

Задача №4. Нахождение числа оборотов маховика

Условие

Маховик радиусом R=0,5 м и массой 10 кг соединен с мотором при помощи приводного ремня. Натяжение ремня, идущего без скольжения, постоянно и равно Т=98 Н. Какое число оборотов в секунду будет делать маховик через Δt=10 с после начала движения. Маховик считать однородным диском.

Решение

Основное уравнение динамики вращательного движения:

где J — момент инерции маховика. Принимая маховик за однородный диск, можно записать:

Момент силы натяжения ремня:

Угловое ускорение маховика:

Угловая скорость маховика:

Решая уравнения, записанные выше, получим ответ:

Ответ: 62,4 оборота в секунду

Задача №5. Нахождение углового ускорения

Условие

Момент силы, приложенный к вращающемуся телу изменяется по закону M=M0-αt. Момент остаётся постоянным в течение всего времени вращения. Зависимость углового ускорения от времени представлена на рисунке. Найти выражение для углового ускорения.

Решение

Согласно основному закону динамики вращательного движения:


Это уравнение прямой с отрицательным углом наклона, что соответствует рисунку.

Нужна помощь в решении задач по динамике, теоретической механике, деталям машин, химии, etc? Обращайтесь за ней в профессиональный студенческий сервис.

Сборник задач на динамику. Общие принципы решения. План решения задач

Задачи на тему «динамика» присутствуют как в школьном рассмотрении так и в централизованном тестировании в огромном количестве. Они в целом очень разнообразны и связаны как с прямолинейным, так и с криволинейным движением. Полностью данный раздел классифицировать сложно, но частично можно выделить ряд задач, для которых можно ввести более-менее универсальный план решения:

  • задачи на поиск значения силы, исходя из её определения

Для такого типа задач необходимо знать формульное значение силы и искать неизвестные составляющие (сила Гука, сила Кулона, сила Лоренца и т.д.).

Для таких задач универсальность плана очень велика, т.е. даже бездумное использование плана приводит к записи системы уравнений, математически решив которую, можно решить задачу.

Важно: помним, что сила — векторная физическая величина, т.е. для работы с ней нам понадобятся как правила сложения векторов, а соответственно и теоремы Пифагора, синусов/косинусов, так и знания о проекциях.

В данном разделе мы ограничимся динамическими задачами механики. Т.е. будем работать только с силами в механике.

Первый тип задач:

  1. Во сколько раз отличаются силы тяжести, действующие на тела массами…
  2. Во сколько раз сила тяжести, действующая на 2 л воды, отличается…
  3. Силы тяжести, действующие на две чугунные детали, отличаются в…
  4. Плотность вещества и объём одной детали в k раз больше, чем другой…
  5. В одном из опытов по проверке закона всемирного тяготения сила притяжения…
  6. Определите ускорение, вызванное силой тяготения, на высоте…
  7. На какой высоте от поверхности Земли сила тяготения…
  8. Какими будут показания динамометра, если к нему подвесить гирю массой…
  9. Определите вес, силу тяжести и массу ртути, объём которой…
  10. Будут ли в равновесии рычажные весы…
  11. Картонный ящик содержит плиток шоколада…

Второй тип задач:

  1. Тело массой 7,4 кг перемещают по гладкой горизонтальной поверхности, действуя…
  2. После раскрытия парашюта движение парашютиста стало равномерным…
  3. Комок ваты массой падает с постоянной скоростью…
  4. Попутный ветер действует на буер (спортивные сани с парусом) с силой…
  5. Ведро с песком массой поднимают вверх, действуя вертикально вверх силой…
  6. Две гири массами подвешены на концах невесомой нерастяжимой нити…
  7. Два груза связаны невесомой нерастяжимой нитью, рассчитанной на предельную нагрузку…
  8. На гладкой наклонной плоскости с углом наклона находится брусок массой…
  9. На доске лежит книга массой…
  10. К вертикальной стене прижали кирпич…
  11. На горизонтальном участке дороги автомобиль массой…
  12. На краю диска радиусом вращающегося равномерно с частотой…
  13. Лист алюминия площадью имеет вес…
  14. Сравните массы тел, для поднятия которых на Земле и на Луне требуются….

Иные типы (чаще всего решение связано с проекцией сил):

  1. Какими будут максимальное и минимальное значения равнодействующих…
  2. Дима помогает отцу передвигать шкаф…
  3. Кабина лифта общей массой 100 кг поднимается на тросе…

 

Поделиться ссылкой:

Задачи ⚠️ по динамике с решениями: основы, как научиться, методы

Физика — серьезная наука, которая состоит из нескольких крупных разделов и множества менее объемных подразделов. Проще всего с каждым из них знакомиться отдельно, чтобы избежать путаницы в голове. В этой статье подробно поговорим о динамике.

Что такое динамика в физике

Динамика в физике — это раздел механики, который изучает взаимодействие тел и причины возникновения/изменения движения. 

Источник: prezentacii.org

Динамика, которая опирается на законы Ньютона, называется классической. Этот раздел изучает движение объектов со скоростями в пределах от миллиметров в секунду до километров в секунду. В классической механике причинами движения всегда выступают силы. Законы динамики изучают также:

  • движение упруго и пластически деформируемых тел;
  • жидкостей;
  • газов.

Не все виды движения можно описать законами динамики. Например, движение элементарных частиц при скоростях, близких к скорости света, подчиняется другим физическим законам.

В ходе изучения динамики конкретных объектов, возникли специальные дисциплины:

  • баллистика; 
  • небесная механика;
  • динамика корабля и самолёта и др.

Основные понятия и определение

Классическая механика изучает такие понятия, как:

  • масса;
  • энергия; 
  • импульс; 
  • момент импульса;
  • сила;
  • равнодействующая сила и др.

Масса — это скалярная физическая величина, которая является характеристикой такого свойства объекта, как инертность, и определяет количество вещества в теле. 

Энергия — это количественная мера, характеризующая движение и взаимодействие объектов, а также их способность воздействовать на окружающий мир.

Импульс — это векторная физическая величина, измеряющая механическое движение тела, которая рассчитывается по формуле: \vec p=m\times\vec v

Момент импульса — это количественная характеристика вращательного движения.

Сила — это векторная величина, которая является причиной изменения скорости тела или его деформации, а также количественной мерой взаимодействия тел. 

Любая сила в физике характеризуется 3 параметрами: 

  • точкой приложения;
  • направлением; 
  • численным значением или модулем.

Линией действия силы называют прямую, вдоль которой эта сила действует. 

Равнодействующая сила — это сила, которая оказывает на тело такое же действие, как все другие вместе взятые силы, воздействующие на него. Величина рассчитывается по формуле:

\(\vec F=\vec F_1+\vec F_2+\vec F_3 \)

В том случае, когда объект находится в состоянии покоя, равнодействующая всех сил, действующих на него, равна нулю.

В динамике встречаются следующие виды сил:

  1. Тяжести. Приложена к центру массы тела и направлена вертикально вниз (всегда перпендикулярно горизонту). Рассчитывается по формуле: \(F=m\times g\)  где \(m\) — масса тела, \(g\) — ускорение свободного падения.
  2. Трения. Приложена к поверхности касания тела и опоры и направлена в противоположную сторону той, куда направлены другие силы, действующие на тело. Вычисляется по формуле: \(F=\mu\times N\), где \(\mu\) — коэффициент трения, \(N\) — сила реакции опоры.
  3. Сопротивления. Возникает при движении тела в газе или жидкости, всегда направлена против скорости движения.
  4. Реакции опоры. Действует на тело со стороны опоры, направлена перпендикулярно от нее. 
  5. Натяжения нити. Направлена от тела вдоль нити.
  6. Упругости. Возникает при деформации тела, направлена против деформации. Вычисляется она согласно закону Гука по формуле: \(F=k\times\Delta l\), где \(k\) — коэффициент упругости, \(\Delta l\) — удлинение тела при деформации.

Основные законы динамики, формулы

Законы, на которых строится динамика, были впервые сформулированы Исааком Ньютоном в 1687 году. Именно поэтому их чаще всего и называют законами Ньютона. 

Источник: infourok.ru 

Законы Ньютона верны только для описания движений, которые происходят в инерциальных системах отсчета (ИСО). Инерциальной называют такую систему отсчета, в которой тела двигаются равномерно и прямолинейно.

Первый закон Ньютона

Согласно первому закона Ньютона, тело остается в покое или равномерно прямолинейно движется, если на него не действуют никакие силы или равнодействующая всех сил равна нулю.

Инерцией называется способность тел сохранять скорость движения при отсутствии воздействия на него других объектов. Иногда первый закон Ньютона называют еще законом инерции.

Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона считается основным законом динамики и представляет собой формулу нахождения ускорения: ускорение, которое приобретает тело, прямо пропорционально равнодействующей сил (F), воздействующих на тело и обратно пропорционально массе (\(m\)) этого тела: 

\(\vec a=\frac{\vec F}m\)

Когд на тело действуют сразу несколько сил, под силой в этом уравнении подразумевается равнодействующая всех сил. 

Третий закон Ньютона

Третий закон Ньютона гласит: тела воздействуют друг на друга с силами, которые равны по модулю и противоположны по направлению, лежат на одной прямой и имеют одну физическую природу:

\(\vec F=-\vec F\)

Данные силы не могут уравновесить друг друга, так как приложены к разным телам. По этой же причине их нельзя складывать.

Методы решения задач, алгоритм

Как правило, все задачи из раздела динамики решаются с использованием законов Исаака Ньютона.

Для того, чтобы существенно упростить процесс решения задач по динамике, нужно:

  1. Внимательно прочитать условие задачи, разобраться, какие силы воздействуют на тела, указанные в задании.
  2. Нарисовать рисунок, на котором изобразить все векторные силы и указать их направление.
  3. Выбрать систему отсчета: одну координатную ось направить по направлению ускорения рассматриваемого тела, другую — перпендикулярно ускорению.
  4. Вспомнить второй закон Ньютона: \(\vec F_1+\vec F_2+\vec F_3=m\times \vec a\)
  5. Записать скалярную форму уравнения, учитывая, что силы, которые направлены против выбранных осей координат, будут иметь отрицательные значения. Получится такая система уравнений: \(\left\{\begin{array}{l}F_{1x}+F_{2x}+F_{3x}=m\times a_x\\F_{1y}+F_{2y}+F_{3y}=m\times a_y\end{array}\right.2, F=?\)
  6. Находим силу по формуле, иллюстрирующей второй закон Ньютона: \(F=m\times a.\)
  7. Подставляем числовые данные в формулу и получаем ответ: \(12 Н.\)

Задача №2:

Источник: infourok.ru

Задачи по динамике вращательного движения с решениями

Решение задач на вращательное движение производится при помощи законов Ньютона, также важно помнить основное уравнение динамики вращательного движения:

\(\vec M=J\times\vec\epsilon\)

где \(M\) — момент силы, которая действует на тело, \(J\) — инерция, \(\epsilon\) — угловое ускорение.

Задача:

Источник: zen.yandex.md

Задачи по физике могут изрядно испортить настроение, если предмет не нравится, а суть его остается неясной. В таком случае за помощью можно обратиться к образовательному сервису Феникс.Хелп. Наши специалисты с легкостью разбираются в любых темах.

Алгоритм решения задач по Динамике

Умение решать задачи на законы Ньютона — является одним из показателей того, что учащийся знает и понимает физику. Тем более, что динамические задачи встречаются не только в «Механике», но и в других разделах физики (например задачи на равновесие и движение частицы в электрическом поле или движение заряженной частицы в магнитном поле).
А для того, чтобы решать задачи, всего-то надо знать алгоритм решения задач по Динамике.
И самые простые, и более сложные задачи решаются с использованием этого алгоритма, приведенного ниже.
Сам алгоритм сопровождается пояснительными рисунками (для большей наглядности).
Алгоритм решения задач по динамике.
1. Сделать рисунок, на котором изобразить тело (систему тел), о котором идет речь в задаче, и указать направление вектора скорости (если движение равномерное) или направление вектора ускорения (если движение равноускоренное или равнозамедленное) для тела (системы тел).

 Тело на горизонтали  Тело на наклонной плоскости  Cвязанные тела
     

2. Указать все силы, действующие на тело (систему тел).

3. Записать уравнение Ньютона (уравнение динамики) в векторной форме (векторная сумма сил, действующих на тело равна равнодействующей ma). Если речь идет о связанных телах, то уравнения Ньютона записываются для каждого тела.

4. Выбрать удобное направление координатных осей (для связанных тел направление координатных осей может отличаться).

5. Спроецировать векторное(-ые) уравнение(-я) на координатные оси.

6. Записать дополнительные кинематические уравнения, если это необходимо и формулы для определения сил.
7. Составить систему уравнений, выделить неизвестные и решить систему получившихся уравнений относительно неизвестных величин.

Большое количество задач, решенных с помощью этого алгоритма, Вы можете найти на нашем сайте.

Вы можете оставить комментарий, или поставить трэкбек со своего сайта.

Написать комментарий

Решение задач по Динамике. Заказать решение задач по динамике онлайн

  • Спасибо за скорость и качество!

    Понравилось обслуживание в личном кабинете на сайте. Все очень быстро, чётко. Отвечали оперативно на все мои вопросы и быстро подготовили решение. Мне нужно было не срочно получить задачки, до конца сессии просто сдать. Но получилось так, что я принесла все листики уже через пару дней!)

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Спасибо большое!

    В работу вносятся правки, и это отлично! Мое счастье, что вовремя сообразила. В первый раз сдавала, препод не принял ответы без проставленных методов решения. Типа, надо объяснять, как я пришла к такому выводу. Написала менеджеру на сайте, вопрос был решен через день, добавили развернутые ответы.

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Ооочень благодарна Вам!

    Уважаемые сотрудника сайта. Я ооочень рада что Вы мне помогаете с учёбой. Постоянно у Вас заказываю решение по сопромату, термодинамике, матанализу и другим непонятным предметам))). Вообщем спасибо огромное, вы мне помогаете получить высшее образование. Еще хотелось бы Вас попросить о скидках ))

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Заочникам тоже помогут! Спасибо

    Пришлось сдать вступительные и начать учиться на заочке. Честно – я уже в возрасте и уделять время на учебу нет желания. Решил воспользоваться — написал на решаем онлайн, сотрудники быстро ответили, проконсультировали. Теперь заказываю решение задач только у них

    5,0 rating based on 521 ratings
  • На удивление недорого и качественно!

    Только поступил на 1-ый курс. Наткнулся на проблему – никто не хотел мне помогать с учёбой и домашнем заданием. Решил обратиться к интернету. Очень долго искал подходящий сайт по решение домашних задач. Но везде очень много берут денег и не понятно за что. Самый недорогой сервис – решаем онлайн.

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Заказываю все решения по эконом теории только в решаем онлайн

    Что в школе, что в университете училась на пять. Но тут наткнулась на предмет, с который у меня ну ни как не выходит разобраться, а тем более понять. Тут у наших ребят подслушала, что решения по различным предметам заказывают, где то в сети. Обратилась и заказываю все решения по эконом теории у вас!

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Убедился в качественном сервисе 5+

    Заказывал решение задач на разных сайтах. Постоянно были проблемы с выполнением. То преподаватели были не довольны, при этом мне не переделывали решение. То не вовремя скинут задачу и опять же не были довольны мной преподы. Наткнулся на сайт решаемонлайн – стал систематично заказывать только тут.

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Скорость и удобство порадовали

    Меня смутило, что некуда приложить условия, на сайте только email и имя. Однако после открылся личный кабинет, где я нашла все нужые вкладки. Отправила фотографию с заданием и села ждать. Ответили моментально, прислали цену и сказали, что нашли автора. Я в восторге от скорости.

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Морока с Гражданским правом решена на отлично!

    Работаю, воспитываю двоих детей одна. Параллельно учусь на заочке. Времени катастрофически не хватает ни на что. На учебе была на гране вылета из-за предмета гражданское право, накопилось много хвостов. Подружка посоветовала обратиться к ребятам из решаемонлайн. В общем они еще и диплом написали!

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Сессия для Бухгалтера теперь без проблем ребята!)

    Катастрофически не хватает времени! Учусь на бухгалтера и каждую сессию получаю эти пресловутые задачки. Спасибо вам за помощь с работами! Я всегда оформлялась за несколько дней до сдачи, чтобы успеть получить, проверить, распечатать и сдать. Радуют цены, т.к. за учебу итак плачу денежку немалую.

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Кто не любит писать сочинения тогда вам сюда!

    Очень люблю точные науки. С цифрами мне проще работать. Поэтому я поступил на физмат. Но оказывается весь первый курс у нас продолжают преподавать школьную программу по русскому языку и литературе. Ненавижу писать сочинения. Спасибо однокурснику – показал сайт на котором быстро, качественно!

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Незаменимые помощники!

    После 9 класса поступил в колледж. Случайно узнал о сайте решаемонлайн – делают за тебя всю домашнюю работу быстро и не дорого. Одногруппники о таком сайте не знают. Стал всем ребятам предлагать помощь в домашнем задании, при этом перенаправляю на работников сайта!

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Закрыл сессию на отлично благодаря Вам!

    Спасибо вам, дорогие друзья, за помощь! Для меня было жизненно важно закрыть сессию и сдать все экзамены, чтобы получить стипендию. Но я вообще, ну никак не успевала сдать парочку задач по макроэкономике, списывать было не вариант. Мне решили все за один день, по демократичной цене!

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Мастера на все руки!

    Всю свою сознательную жизнь программировал на С++, а тут преподаватель задал задачку на языке Phynton. Не стал долго заморачиваться и написал ребятам из решаемонлайн – был очень удивлен когда они взялись за работу и через день прислали решение задачи. При этом денег практически не взяли!

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Оперативный сервис!

    На последних курсах просто некогда заниматься заданиями, которые выдаются на дом. Итак куча дел, а я должен видеть ночами и помимо основной работы и диплома писать задачки. Нашел сайт, где буду заказывать ответы для галочки, а получил настоящих друзей со скидками и супербыстрой реакцией! Спасибо!

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Спасибо! Очень выручили

    Компьютер для меня — это настоящая черная дыра, умею только то, что делает среднестатистический пользователь. Задали сделать видео с музыкой из своих фоток, а я только накачала вирусов, пока искала программку. Посоветовали обратиться к специалистам, нашла ваш сайт. Спасибо за готовое задание!

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Ваш выпускник!)

    На втором курсе учиться очень сложно. Я не успевал ничего из-за новых предметов и жуткого расписания занятий. Именно тогда с вами познакомился и стал заказывать мелкие задачки, которые делать не хотелось (или попросту не хватало часов в сутках). Сейчас выпускаюсь и хочу сказать спасибо за поддержку

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Обратился впервые – компания не подвела!

    На потоке знакомый подкинул идею – что бы самому не заморачиваться с выполнением задач по термодинамики, можно заказать где-то в интернете. Наткнулся на reshaemonline. Предоставил всю методичку, решения скидывают по мере необходимости, еще ни разу не подводили.

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Теперь матанализ не зло!

    Мне нужно было срочно решить несколько задач по матанализу, иначе ждало отчисление. От безысходности полез в интернет и начал оставлять заявки везде, где предлагаются услуги помощи студентам. Тут мне ответили быстрее всех, я оформил заказ и получил файлик с готовым решением в этот же день. Спасибо!

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Большое спасибо!

    Медикам особенно тяжело учиться… я частенько обращаюсь за помощью, чтобы закрыть неважные предметы и уделить время учебе по специальности. Задачи по генетике — это зло, но мне не пришлось ими заниматься. 🙂 Я просто передал специалистам нежелаемые дела и получил море свободного времени для написания

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Благодарю за помощь!

    Медикам особенно тяжело учиться… я частенько обращаюсь за помощью, чтобы закрыть неважные предметы и уделить время учебе по специальности. Задачи по генетике — это зло, но мне не пришлось ими заниматься. 🙂 Я просто передал специалистам нежелаемые дела и получил море свободного времени для написания

    5,0 rating based on 521 ratings
  • Задачи_10 класс. Механика


    3. В безветренную погоду скорость приземления парашютиста V1= 4 м/с. Какой будет скорость его приземления, если в горизональном направлении ветер дует со скоростью V2= 3 м/с? Сделайте чертеж.

    4. Автомобиль проходит первую половину пути со средней скоростью 70 км/ч, а вторую — со средней скоростью 30 км/ч. Определить среднюю скорость на всем пути.

    5. По графику зависимости ускорения от времени (рис.2) определить, как двигалось тело от начала отсчета до конца 4-й секунды (участок АВ графика) и за промежуток времени, соответствующий участку ВС графика. В какой момент времени тело имело максимальную скорость?
    Чему она равна, если V0 = 0?

    Рис.2

    6. При какой максимальной скорости самолеты могут приземляться на посадочную полосу аэродрома длиной 800 м при торможении с ускорением a1= −2,7 м/с2? a2= −5 м/с2?

    7. Сигнальная ракета, запущенная вертикально вверх, вспыхнула через 6 с после запуска в наивысшей точке своей траектории. На какую высоту поднялась ракета? С какой начальной скоростью ее запустили?

    8. Луна движется вокруг Земли по окружности радиусом 384 000 км с периодом 27 сут 7 ч 43 мин. Какова линейная скорость Луны? Каково центростремительное ускорение Луны к Земле?
    —————————————————————————————————-

    Механика. Динамика

    Основная задача динамики материальной точки состоит в том, чтобы найти законы движения точки, зная приложенные к ней силы, или, наоборот, по известным законам движения определить силы, действующие на материальную точку.

    Общие правила решения задач по динамике

    Характерная особенность решения задач механики о движении материальной точки, требующих применения законов Ньютона, состоит в следующем:

    1. Сделать схематический чертеж и указать на нем все кинематические характеристики движения, о которых говорится в задаче. При этом, если возможно, обязательно проставить вектор ускорения.
    2. Изобразить все силы, действующие на данное тело (материальную точку), в текущий (произвольный) момент времени.
      Выражение «на тело действует сила» всегда означает, что данное тело взаимодействует с другим телом, в результате чего приобретает ускорение. Следовательно, к данному телу всегда приложено столько сил, сколько имеется других тел, с которыми оно взаимодействует
      Расставляя силы, приложенные к телу, необходимо все время руководствоваться третьим законом Ньютона, помня, что силы могут действовать на это тело только со стороны каких-то других тел: со стороны Земли это будет сила тяжести ,  со стороны нити — сила натяжения , со стороны поверхности — силы нормальной реакции опоры и трения .
      Полезно также иметь в виду и то обстоятельство, что для тел, расположенных вблизи поверхности Земли, надо учитывать только силу тяжести и силы, возникающие в местах непосредственного соприкосновения тел.
      Силы притяжения, действующие между отдельными телами, настолько малы по сравнению с силой земного притяжения, что во всех задачах, где нет специальных оговорок, ими пренебрегают.
    3. Говоря о движении какого-либо тела, например поезда, самолета, автомобиля и т.д., то под этим подразумевают движение материальной точки.
      Материальную точку нужно при этом изображать отдельно от связей, заменив их действие силами. Связями в механике называют тела (нити, опоры, подставки и т.д.), ограничивающие свободу движения рассматриваемого тела.
    4. Расставив силы, приложенные к материальной точке, необходимо составить основное уравнение динамики:

      .

    5. Далее, пользуясь правилом параллелограмма, определяют величину равнодействующей, выразив ее через заданные силы, и подставляют выражение для модуля равнодействующей в исходное уравнение.
      В большинстве случаев, и особенно когда дается три и более сил, выгоднее поступать иначе: движение частицы (на плоскости) описывать двумя скалярными уравнениями. Для этого нужно разложить все силы, приложенные к частице, по линии скорости (касательной к траектории движения — оси ОХ) и по направлению, ей перпендикулярному (нормали к траектории — оси 0Y), найти проекции Fx и Fyсоставляющих сил по этим осям и затем составить основное уравнение динамики точки в проекциях:

      ,
      где аxи аy— ускорения точки по осям.

      Положительное направление осей удобно выбирать так, чтобы оно совпадало с направлением ускорения частицы. При указанном выборе осей легко установить, какие из приложенных сил (или их составляющие) влияют на величину вектора скорости, какие — на направление.
      Само собой разумеется, что, если все силы действуют по одной прямой или по двум взаимно перпендикулярным направлениям, раскладывать их не надо и можно сразу записывать уравнение динамики в проекциях.
      В случае прямолинейного движения материальной точки одно из ускорений (аx или аy) обычно равно нулю.
      При наличии трения силу трения, входящую в уравнение динамики, нужно сразу же представить через коэффициент трения и силу нормального давления, если известно, что тело скользит по поверхности или находится на грани скольжения.

    6. Составив основное уравнение динамики и, если можно, упростив его (проведя возможные сокращения), необходимо еще раз прочитать задачу и определить число неизвестных в уравнении. Если число неизвестных оказывается больше числа уравнений динамики, то недостающие соотношения между величинами, фигурирующими в задаче, составляют на основании формул кинематики, законов сохранения импульса и энергии.
      После того как получена полная система уравнений, можно приступать к ее решению относительно искомого неизвестного.
    7. Выписав числовые значения заданных величин в единицах одной системы, принятой для расчета, и подставив их в окончательную формулу, прежде чем делать арифметический подсчет, нужно проверить правильность решения методом сокращения наименований. В задачах динамики, особенно там, где ответ получается в виде сложной формулы, этого правила в начальной стадии обучения желательно придерживаться  всегда,  поскольку  в этих  задачах делают много ошибок.
    8. Задачи на динамику движения материальной точки по окружности с равномерным движением точки по окружности решают только на основании законов Ньютона и формул кинематики с тем же порядком действий, о котором говорилось в пп. 1-7, но только уравнение второго закона динамики здесь нужно записывать в форме:

    или

    —————————————————————————————————-
    Решая приведенные ниже задачи,
    Вы сможете повторить основы динамики и законы сохранения импульса и энергии

    1. На   опускающегося   парашютиста  действует  сила   земного  притяжения. Объясните, почему он движется равномерно.

    2. Почему   машинисту   подъемного   крана   запрещается   резко   поднимать с места тяжелые грузы?

    3.  Вагонетка массой 500 кг движется под действием силы 100 Н. Определите ее ускорение.

    4. Автобус  массой  8000 кг  едет  по  горизонтальному  шоссе.   Какая  сила требуется
    для сообщения ему ускорения 1,2 м/с2?

    5. Два человека тянут за веревку в разные стороны с силой 90 Н каждый. Разорвется ли веревка, если она выдерживает натяжение до 120 Н?

    6. На самолет, летящий в горизонтальном направлении, действует в направлении полета сила тяги двигателя F = 15000 Н, сила сопротивления воздуха FC = 11000 Н и сила давления бокового ветра FВ = 3000 H, направленная под углом α = 90° к курсу. Найти равнодействующую этих сил. Какие еще силы действуют на самолет в полете и чему равна их равнодействующая?

    7. Определите силу, с которой  притягиваются друг к другу два  корабля массой по 107 кг каждый, находящиеся на расстоянии 500 м друг от друга.

    8.  Между всеми телами существует взаимное притяжение. Почему же мы наблюдаем притяжение тел к Земле и не замечаем взаимного тяготения окружающих нас предметов друг к другу?

    9. Пружину детского пистолета сжали на 3 см. Определите возникшую в ней силу упругости, если жесткость пружины равна 700 Н/м.

    10. Какой силой можно сдвинуть ящик массой 60 кг, если коэффициент трения  между ним и  полом равен 0,27? Сила действует под углом 30°  к полу (горизонту).

    11. Какую   начальную   скорость   нужно   сообщить   сигнальной   ракете,   выпущенной под углом  α = 45° к горизонту, чтобы она вспыхнула в наивысшей точке траектории, если запал ракеты горит t = 6 с?

    12. Вычислить первую космическую скорость у поверхности Луны, если радиус Луны R= 1760 км, а ускорение свободного падения на Луне составляет 0,17 земного.
    —————————————————————————————————-

    Механика. Импульс, мощность, энергия

    1. Пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, ударяется в   преграду   и  останавливается.   Чему  равен   импульс,   полученный   пулей   от преграды? Куда он направлен?

    2. Космический корабль массой 4800 кг двигался по орбите со скоростью 8000 м/с. При торможении из него тормозными двигателями было выброшено 500 кг продуктов сгорания со скоростью 800 м/с относительно его корпуса в направлении движения. Определите скорость корабля после торможения.

    3. Снаряд, летевший горизонтально со скоростью 480 м/с, разорвался на два осколка равной массы. Один осколок полетел вертикально вверх со скоростью 400 м/с относительно Земли. Определите скорость второго осколка.

    4. Охотник, плывя по озеру на легкой надувной лодке, стреляет в уток. Какую скорость приобретает лодка в момент выстрела из двух стволов ружья (дуплетом)? Масса охотника с лодкой и ружьем 80 кг, масса пороха и дроби в одном патроне 40 г, начальная скорость дроби 320 м/с, ствол ружья во время выстрела направлен под углом 60° к горизонту.

    5. Стоящий на коньках человек массой 60 кг ловит мяч массой 500 грамм, летящий горизонтально со скоростью 72 км/ч, определите расстояние на которое откатится при этом человек, если коэффициент трения 0,05.

    Решение:

    6. Самолет должен иметь для взлета скорость 25 м/с. Длина пробега по полосе аэродрома составляет 100 м. Какую мощность должны развивать двигатели при взлете, если масса самолета 1000 кг и сопротивление движению равно 200 Н?

    7. Футбольный мяч массой 400 г падает на Землю с высоты 6 м и отскакивает на  высоту 2,4 м.  Какое количество  механической  энергии  мяча  превращается в другие виды энергии?

    8. Автомобиль массой 5000 кг при движении в горной местности поднялся на высоту 400 м над уровнем моря. Определите потенциальную энергию автомобиля относительно уровня моря.

    9. Перед загрузкой  в плавильную печь чугунный металлолом измельчают ударами падающего бойка молота массой 6000 кг. Определите полную энергию в нижней точке при падении бойка с высоты 9 м. Сравните ее с полной энергией, которую имеет боек, пройдя при падении 5 м.

    10. Самолет массой 1000 кг летит горизонтально на высоте 1200 м со скоростью 50 м/с. При выключенном двигателе самолет планирует и приземляется со скоростью 25 м/с. Определите силу сопротивления воздуха при спуске, считая длину спуска равной 8 км.

    11. Достаточна ли мощность электродвигателя токарного станка 1А62 (7,8 кВт) для обработки детали со скоростью резания 5 м/с, если сопротивление металла резанию составляет 600 Н? КПД станка 0,75.

    12. Автомобиль, мощность двигателя  которого 50 кВт, движется по горизонтальному шоссе.   Масса   автомобиля   1250   кг.   Сопротивление   движению равно 1225 Н. Какую максимальную скорость может развить автомобиль?

    13. При формировании железнодорожного состава происходят соударения вагонов буферами. Пружины двух буферов вагона сжались при ударе на  10 см каждая. Определите работу сжатия  пружин, если  коэффициент их жесткости равен 5·106 Н/м.
    —————————————————————————————————-


    источники:

    Балаш В.А. «Задачи по физике и методы их решения». Пособие для учителей. М., Просвещение, 1974.

    Гончаренко С.У., Воловик П.Н. «Физика». Учебное пособие для 10 кл. вечерней (сменной) средн. шк. и самообразования М., Просвещение, 1989.

    Гладкова Р.А., Добронравов В.Е., Жданов Л.С., Цодиков Ф.С. «Сборник задач и вопросов по физике» для сред. спец. уч. заведений М., 1975.


    Практика — Физический гипертекст

    Динамика — Практика — Физический гипертекст

    Практика

    практическая задача 1

    Человек стоит в лифте и взвешивает чизбургер на кухонных весах. (Такое могло случиться.) Масса чизбургера 0,150 кг. Шкала показывает 1,14 Н.
    1. Нарисуйте диаграмму свободного тела, показывающую все силы, действующие на чизбургер.
    2. Определите вес чизбургера.
    3. Определите величину величины и направление чистой силы, действующей на чизбургер.
    4. Определите звездную величину и направление ускорения лифта.
    5. В то время, когда человек в лифте взвешивает чизбургер, мгновенная скорость лифта направлена ​​вверх. Скорость лифта в этот момент увеличивается, уменьшается или остается постоянной? Обосновать ответ.
    раствор

    Решения…

    1. Все объекты имеют вес . На объекты, лежащие на твердых поверхностях, также действует сила нормальная сила.Вес указывает вниз, потому что так бывает всегда. Нормальный балл вверх, так как проблема ничего не говорила о нивелировании шкалы. Нарисуйте прямоугольник, в котором одна стрелка направлена ​​вверх, а другая — вниз. Постарайтесь, чтобы стрелка, направленная вверх, выглядела меньше, чем стрелка, направленная вниз. Обозначьте направленную вверх стрелку «нормальным» и направленную вниз стрелку «вес».

    2. Используйте простое уравнение для веса. Предположим, лифт находится около поверхности Земли, где сила тяжести примерно равна своему стандартному значению.

      Вт = мг
      W = (0,150 кг) (9,8 м / с 2 )
      Вт = 1,47 Н
    3. На чизбургер действуют только две силы, и они противоположны друг другу. Это означает, что результирующая сила — это разница двух сил. Я думаю, что перестану быть позитивным направлением этой проблемы. Нормальная сила — это то, что показывает шкала.Вес был вычислен в предыдущей части этой задачи. Разница отрицательная, что означает, что результирующая сила направлена ​​вниз.

      F = N W
      F = 1,14 Н — 1,47 Н
      F = −0,33 N вниз
    4. Используйте второй закон движения Ньютона для определения ускорения. Масса чизбургера была указана в задаче, и мы только что вычислили чистую силу минуту назад.Чистая сила и ускорение всегда в одном и том же направлении, поскольку так гласит математика. Ускорение тоже нисходящее.

      а = -0,33 N
      0,150 кг
      a = −2,2 м / с 2 вниз
    5. Скорость лифта уменьшается на , так как ускорение противоположно скорости .

    практическая задача 2

    Канадский гусь весом 4,5 кг готовится к полету. Он начинается с отдыха на земле, но после одного шага полностью оказывается в воздухе. После 2-х секунд горизонтального полета птица достигла скорости 6,0 м / с (достаточно быстро, чтобы оставаться в воздухе, но не настолько, чтобы нам нужно было беспокоиться о сопротивлении воздуха… сначала).
    1. Нарисуйте схему свободного тела гуся в полете.
    2. Определите следующие количества для гуся в полете…
      1. его разгон
      2. его вес
      3. величина и направление действующей на него чистой силы
      4. Величина подъемной силы, обеспечиваемой крыльями
      5. Величина прямой тяги, обеспечиваемой его крыльями
    3. Любой объект, движущийся в воздухе, будет испытывать сопротивление воздуха.Мы просто решили временно не обращать на это внимания. Если теперь допустить, что сопротивление воздуха в какой-то степени присутствовало, как это изменит вычисленные значения…
      1. ускорение?
      2. вес?
      3. чистая сила?
      4. лифт?
      5. тяга?
    • Все измерения, указанные в задаче, все еще действительны для части c этой проблемы. Масса все еще составляет 4,5 кг, и птица все еще разгоняется до 6,0 м / с за 2,0 с.
    раствор

    Решения…

    1. Все объекты имеют вес . Он указывает вниз. Крылатому объекту, подобному птице, нужна сила, чтобы удерживать его в воздухе. В аэродинамике его называют лифтом . У ускоряющегося вперед объекта должна быть некоторая сила, толкающая его вперед. В аэродинамике его называют тягой . Если бы было drag , он был бы направлен против направления движения птицы (другими словами, назад).

    2. Определите следующие количества для гуся в полете…

      1. В этой задаче ускорение вычисляется из его определения.

        а = 6,0 м / с — 0 м / с
        2,0 ​​с
        a = 3,0 м / с 2 вперед
      2. Вес — это масса, умноженная на гравитацию (величина гравитационного поля на Земле). Вес всегда указывает вниз.(Вниз определяется как направление, в котором предметы движутся, когда им позволяют свободно падать.)

        W = мг
        W = (4,5 кг) (9,8 м / с 2 )
        W = 44,1 N вниз
      3. Используйте второй закон движения Ньютона. Чистая сила и ускорение всегда имеют одно и то же направление.

        F = ma
        F = (4,5 кг) (3,0 м / с 2 )
        F = 13.5 Н вперед
      4. Нет чистой силы в вертикальном направлении. Таким образом, любые действующие силы должны уравновешиваться силами, действующими вниз. Согласно нашей диаграмме, это означает, что подъемник и равен весу.

        L = — W = 44,1 Н вверх

      5. Прямая сила тяги — единственная сила, действующая горизонтально, что делает ее чистой.

        T = ∑ F = 13.5 Н вперед

    3. Что, если бы сопротивлением воздуха нельзя было пренебречь? Как это изменит вычисленные выше значения? Как это изменит…

      1. Ускорение вычислялось по измеренным значениям скорости и времени. Добавление сопротивления к проблеме не меняет этих измерений, поэтому ускорение не меняет .
      2. Вес определяется массой и силой тяжести. Масса — неизменная величина. Ничто не может этого изменить.Величина гравитационного поля определяется местоположением. Добавление сопротивления не меняет массу птицы или ее местоположение, поэтому вес не меняет .
      3. Чистая сила определяется массой и ускорением. Ни одна из этих величин не зависит от сопротивления, поэтому полезная сила не меняет .
      4. Лифт уравновешивает вес. Поскольку вес не меняется, подъемник не меняет .
      5. Когда не было сопротивления, тяга ускоряла птицу.Теперь, когда есть сопротивление, тяга должна ускорить птицу и преодолеть сопротивление. Чтобы поддерживать такое же ускорение, тягу пришлось бы увеличить на .

    практическая задача 3

    Лабораторная тележка ( м 1 = 500 г) стоит на ровном рельсе. Он соединен с грузом ( м 2 = 100 г), подвешенным вертикально на конце шкива, как показано на схеме ниже. Система отпускается, и тележка ускоряется вправо.(Предположим, что струна и шкив вносят в систему незначительную массу, а трение остается достаточно низким, чтобы им можно было пренебречь.)

    Нарисуйте схему свободного тела для…
    1. тележка лабораторная
    2. свинцовый груз
    Определять…
    1. Масса свинцовой гири в ньютонах
    2. Вес лабораторной тележки в ньютонах
    3. нормальное усилие тележки на колее
    4. чистая сила, действующая на систему
    5. система разгона
    6. натяжение струны
    раствор

    Задача в этой задаче — отслеживать различные объекты.Иногда мы имеем дело с лабораторной тележкой (обозначенной индексом 1), иногда мы имеем дело с весом свинца (обозначенным индексом 2), а иногда мы имеем дело со всей системой — тележкой и массой, связанными строкой (определяется отсутствием нижнего индекса). Такой уровень детализации не требуется для вашей личной работы, но для меня это хорошая идея, чтобы моя работа была для вас менее двусмысленной.

    1. Зачем делать две диаграммы, если можно сделать одну?

    2. Лабораторная тележка слева, свинцовый груз справа.

    3. Вес — это масса, умноженная на гравитацию. Единицей силы в системе СИ является ньютон, который основан на квадрате килограмма и метра на секунду. Убедитесь, что вы используете правильные единицы измерения.

      W 2 = м 1 г
      W 2 = (0,100 кг) (9,8 м / с 2 )
      W 2 = 0,980 Н
    4. Повторите шаги выше с другой массой.

      W 1 = м 1 г
      W 1 = (0,500 кг) (9,8 м / с 2 )
      W 1 = 4.90 N
    5. Нормальный вес равен весу на ровной поверхности, подобной описанной выше.

      N 1 = W 1
      N 1 = 4,90 N

    6. Норма и вес на трассе взаимно компенсируются.Напряжение — это внутренняя сила системы веса тележки. Чистая сила — это все, что осталось — вес свинцовой гири.

      F = W 2
      F = 0,980 Н

    7. Используйте второй закон движения Ньютона, чтобы определить ускорение системы. Ускоряемая масса равна массе тележки плюс вес.

      a = ∑ F / м
      a = (0.980 Н) / (0,500 кг + 0,100 кг)
      a = 1,63 м / с 2

      Обратите внимание, что это меньше ускорения свободного падения, которое и должно быть. Система не находится в свободном падении.

    8. Натяжение — это внутренняя сила для системы в целом, но это чистая сила, действующая на тележку. Ничто не уравновешивает это. Примените второй закон Ньютона к тележке отдельно. (Пусть вправо будет положительным направлением, так как это направление ускоряется лабораторной тележкой.)

      F 1 = м 1 a
      T = (0,500 кг) (1,63 м / с 2 )
      T = 0,816 Н справа

      Натяжение также является одной из двух сил, действующих на подвешенный груз. Другой — вес груза. Разница между этими двумя значениями — это чистая сила, действующая на груз свинца. Используйте эту информацию и второй закон Ньютона, чтобы найти напряжение. (Пусть вниз будет положительное направление, так как в этом направлении ускоряется ведущий груз.)

      F 2 = м 2 a
      W 2 T = м 2 a
      (0,980 Н) — T = (0,100 кг) (1,63 м / с 2 )
      T = 0,816 Н вверх

      Два методы дают одинаковый ответ, значит, все в порядке.Лабораторная тележка и свинцовый груз испытывают одинаковое напряжение (одинаковой величины, в разных направлениях).

    практическая задача 4

    Напишите что-нибудь совсем другое.

    раствор

    Нет постоянных условий.

    1. Механика
      1. Кинематика
        1. Движение
        2. Расстояние и перемещение
        3. Скорость и скорость
        4. Разгон
        5. Уравнения движения
        6. Свободное падение
        7. Графики движения
        8. Кинематика и расчет
        9. Кинематика в двух измерениях
        10. Снарядов
        11. Параметрические уравнения
      2. Динамика I: Сила
        1. Силы
        2. Сила и масса
        3. Действие-реакция
        4. Масса
        5. Динамика
        6. Статика
        7. Трение
        8. Силы в двух измерениях
        9. Центростремительная сила
        10. Кадры справки
      3. Энергия
        1. Работа
        2. Энергия
        3. Кинетическая энергия
        4. Потенциальная энергия
        5. Сохранение энергии
        6. Мощность
        7. Простые машины
      4. Dynamics II: Импульс
        1. Импульс и импульс
        2. Сохранение импульса
        3. Импульс и энергия
        4. Импульс в двух измерениях
      5. Вращательное движение
        1. Кинематика вращения
        2. Инерция вращения
        3. Вращательная динамика
        4. Статика вращения
        5. Угловой момент
        6. Энергия вращения
        7. Прокатный
        8. Вращение в двух измерениях
        9. Сила Кориолиса
      6. Планетарное движение
        1. Геоцентризм
        2. Гелиоцентризм
        3. Вселенская гравитация
        4. Орбитальная механика I
        5. Гравитационная потенциальная энергия
        6. Орбитальная механика II
        7. Плотность вытянутых тел
      7. Периодическое движение
        1. Пружины
        2. Генератор простых гармоник
        3. Маятники
        4. Резонанс
        5. Эластичность
      8. Жидкости
        1. Плотность
        2. Давление
        3. Плавучесть
        4. Расход жидкости
        5. Вязкость
        6. Аэродинамическое сопротивление
        7. Режимы потока
    2. Теплофизика
      1. Тепло и температура
        1. Температура
        2. Тепловое расширение
        3. Атомная природа вещества
        4. Закон о газе
        5. Кинетико-молекулярная теория
        6. Фазы
      2. Калориметрия
        1. Явное тепло
        2. Скрытое тепло
        3. Химическая потенциальная энергия
      3. Теплопередача
        1. Проводимость
        2. Конвекция
        3. Радиация
      4. Термодинамика
        1. Тепло и работа
        2. Диаграммы давление-объем
        3. Двигатели
        4. Холодильники
        5. Энергия и энтропия
        6. Абсолютный ноль
    3. Волны и оптика
      1. Волновые явления
        1. Природа волн
        2. Периодические волны
        3. Интерференция и суперпозиция
        4. Интерфейсы и барьеры
      2. Звук
        1. Природа звука
        2. Интенсивность
        3. Эффект Доплера (звук)
        4. Ударные волны
        5. Дифракция и интерференция (звук)
        6. Стоячие волны
        7. ударов
        8. Музыка и шум
      3. Физическая оптика
        1. Природа света
        2. Поляризация
        3. Эффект Доплера (световой)
        4. Черенковское излучение
        5. Дифракция и интерференция (свет)
        6. Тонкопленочная интерференция
        7. Цвет
      4. Геометрическая оптика
        1. Отражение
        2. Преломление
        3. Зеркала сферические
        4. Сферические линзы
        5. Аберрация
    4. Электричество и магнетизм
      1. Электростатика
        1. Электрический заряд
        2. Закон Кулона
        3. Электрическое поле
        4. Электрический потенциал
        5. Закон Гаусса
        6. Проводников
      2. Электростатические приложения
        1. Конденсаторы
        2. Диэлектрики
        3. Батареи
      3. Электрический ток
        1. Электрический ток
        2. Электрическое сопротивление
        3. Электроэнергия
      4. цепей постоянного тока
        1. Резисторы в цепях
        2. Батареи в цепях
        3. Конденсаторы в цепях
        4. Правила Кирхгофа
      5. Магнитостатика
        1. Магнетизм
        2. Электромагнетизм
        3. Закон Ампера
        4. Электромагнитная сила
      6. Магнитодинамика
        1. Электромагнитная индукция
        2. Закон Фарадея
        3. Закон Ленца
        4. Индуктивность
      7. цепей переменного тока
        1. Переменный ток
        2. RC цепи
        3. Цепи РЛ
        4. Цепи LC
      8. Электромагнитные волны
        1. Уравнения Максвелла
        2. Электромагнитные волны
        3. Электромагнитный спектр
    5. Современная физика
      1. Относительность
        1. Пространство-время
        2. Масса-энергия
        3. Общая теория относительности
      2. Quanta
        1. Излучение черного тела
        2. Фотоэффект
        3. Рентгеновские снимки
        4. Антиматерия
      3. Волновая механика
        1. Волны материи
        2. Атомарные модели
        3. Полупроводники
        4. Конденсированные вещества
      4. Ядерная физика
        1. Изотопы
        2. Радиоактивный распад
        3. Период полураспада
        4. Энергия связи
        5. Деление
        6. Fusion
        7. Нуклеосинтез
        8. Ядерное оружие
        9. Радиобиология
      5. Физика элементарных частиц
        1. Квантовая электродинамика
        2. Квантовая хромодинамика
        3. Квантовая динамика вкусов
        4. Стандартная модель
        5. Помимо стандартной модели
    6. Фонды
      1. квартир
        1. Международная система единиц
        2. Гауссова система единиц
        3. Британо-американская система единиц
        4. Разные единицы
        5. Время
        6. Преобразование единиц
      2. Измерение
        1. Значащие цифры
        2. По порядку величины
      3. Графики
        1. Графическое представление данных
        2. Линейная регрессия
        3. Подгонка кривой
        4. Исчисление
      4. Векторы
        1. Тригонометрия
        2. Сложение и вычитание векторов
        3. Векторное разрешение и компоненты
        4. Умножение векторов
      5. ссылку
        1. Специальные символы
        2. Часто используемые уравнения
        3. Физические константы
        4. Астрономические данные
        5. Периодическая таблица элементов
        6. Люди в физике
    7. Назад дело
      1. Предисловие
        1. Об этой книге
      2. Связаться с автором
        1. гленнелерт.нас
        2. Behance
        3. Instagram
        4. Твиттер
        5. YouTube
      3. Аффилированные сайты
        1. hypertextbook.com
        2. midwoodscience.org

    Экзамен по динамике1 и решения проблем

    Экзамен по динамике1 и решения проблем

    1. Коробку тянут с силой 20 Н. Масса ящика 2 кг, поверхность без трения. Найдите ускорение коробки.

    Мы показываем силы, действующие на коробку, на следующей диаграмме свободного тела.

    Составляющая силы

    X дает ускорение коробке.

    F X = F.cos37 0 = 20,0,8 = 16N

    F X = м.а

    16N = 2 кг

    a = 8 м / с

    2. На приведенном ниже рисунке показано движение двух коробок под действием приложенной силы. Константа трения между поверхностями k = 0,4. Найдите ускорение ящиков и натяжение веревки. (g = 10 м / с 2 , sin37 0 = 0,6, cos37 0 = 0,8)

    Схема свободного тела этих коробок приведена ниже.

    Составляющие силы,

    F X = F.cos37 0 = 30,0,8 = 24N

    F Y = F.sin37 0 = 30,0,6 = 18N

    N 1 = m 1 .g-Fy = 30-18 = 12N

    N 2 = 10N

    F f1 и F f2 — силы трения, действующие на коробки.

    F f1 = k.N 1 = 0,4,12 = 4,8N и F f2 = k.N2 = 0,4,10 = 4N

    Мы применяем второй закон Ньютона к двум ящикам.

    m 1 : F net = m.a

    20-T-F f1 = 3.a 20-T-4,8 = 3.a

    м 2 : T-F f2 = 1.a T-4 = a

    a = 2,8 м / с 2

    T = 6,8N

    3. Как вы можете видеть на приведенном ниже рисунке, два ящика размещены на поверхности без трения.Если ускорение коробки X составляет 5 м / с 2 , найдите ускорение коробки Y.

    Бесплатные схемы кузова ящиков приведены ниже;

    F нетто = m.a

    (30-Т) = 2,5

    Т = 20Н

    F нетто = m.a

    T = 5.a

    20 = 5.a a = 4 м / с 2

    4. В приведенной ниже системе игнорируйте трение и массы шкивов. Если массы X и Y равны, найдите ускорение X? (G = 10 м / с 2 )

    Бесплатные схемы кузова ящиков приведены ниже;

    Поскольку сила, действующая на X, вдвое больше силы, действующей на Y, a X = 2a Y

    Для X: 2T-10 м = м.а

    Для Y: T-10m = m. 2a

    a = 2 м / с 2

    5. Когда система находится в движении, найдите натяжение троса.

    Схемы свободного кузова ящиков приведены ниже.

    м 1 : T + 2g-20 = 2.a

    м 2 : 3g-T = 3.а

    5g-20 = 5.a

    a = g-4 в уравнении m 1 ;

    Т + 2г-20 = 2 (г-4)

    Т = 12Н

    Экзамены по динамике и решения проблем <Назад Далее> Экзамен 2 по динамике и решения проблем

    Динамика частиц — проблемы и решения

    1. Объект A массой 6 кг и объект B массой 4 кг соединены шнуром и натянуты силой F = 60 Н, как показано на рисунке ниже.Коэффициент кинетического трения между полом и обоими объектами составляет 0,5 (tan θ = ¾). Ускорение свободного падения 10 м / с 2 . Какова величина силы натяжения?

    Известный:

    Масса объекта A (м A ) = 6 кг

    Масса объекта B (м B ) = 4 кг

    Сила (F) = 60 Ньютон

    Коэффициент кинетического трения между объектом и полом (μ k ) = 0,5

    Ускорение свободного падения (g) = 10 м / с 2

    Тан θ = 3/4

    Требуется: Сила натяжения (Т)

    Решение:

    Горизонтальная составляющая силы F:

    F x = F cos θ

    F x = (60) (4/5) = (4) (12) = 48 Н

    Вертикальная составляющая силы F:

    F y = F sin θ

    F y = (60) (3/5) = (3) (12) = 36 N

    Нормальная сила, действующая на объект A:

    N A = w A = m A g = (6) (10) = 60 N

    Нормальная сила, действующая на объект B:

    N B + F y — w B = 0

    N B + F y = w B

    N B = w B — F y = m B g — F y = (4) (10) — 36 = 40 — 36 = 4 N

    Сила кинетического трения между объектом A и полом:

    f kA = μ k N A = (0.5) (60) = 30 Н

    Сила кинетического трения между объектом B и полом:

    f кБ = μ к N B = (0,5) (4) = 2 N

    Рассчитайте ускорение обоих объектов:

    ΣF = m a

    F x — T + T — f kB — f kA = (m A + m B ) a

    F x — f kB — f kA = (m A + m B ) a

    48 — 2 — 30 = (6 + 4) а

    16 = 10 а

    а = 16/10

    а = 1.6 м / с 2

    Рассчитать силу натяжения:

    Объект А:

    ΣF = m a

    T A — f кA = m A a

    T A -30 = (6) (1,6)

    T A — 30 = 9,6

    T A = 9,6 + 30 = 39,6 Н

    Объект Б:

    ΣF = m a

    F x — f кБ — T B = m B a

    48-2 — Т B = (4) (1.6)

    46 — Т В = 6,4

    46 — 6,4 = T B

    T B = 39,6 Н

    2. Если коэффициент кинетического трения между обоими блоками и полом равен 0,2, каково ускорение обоих объектов? (cos 37 o = 0,8, sin 37 o = 0,6)

    Известный:

    Масса объекта A (м A ) = 4 кг

    Масса объекта B (м B ) = 2 кг

    Сила (F) = 30 Ньютон

    Коэффициент кинетического трения между предметом и полом (μ k ) = 0.2

    Ускорение свободного падения (g) = 10 м / с 2

    cos 37 o = 0,8

    sin 37 o = 0,6

    Разыскивается: Разгон обоих объектов

    Решение:

    Горизонтальная составляющая силы F:

    F x = F cos θ

    F x = (30) (0,8) = 24 Н

    Вертикальная составляющая силы F:

    F y = F sin θ

    F y = (30) (0.6) = 18 Н

    Нормальная сила, действующая на объект A:

    N A = w A = m A g = (4) (10) = 40 N

    Нормальная сила, действующая на объект B:

    N B + F y — w B = 0

    N B + F y = w B

    N B = w B — F y = m B g — F y = (2) (10) — 18 = 20 — 18 = 2 N

    Сила кинетического трения между объектом A и полом:

    f kA = μ k N A = (0.2) (40) = 8 Н

    Сила кинетического трения между объектом B и полом:

    f kB = μ k N B = (0,2) (2) = 0,4 N

    Разгон обоих объектов:

    ΣF = m a

    F x — f kB — f kA = (m A + m B ) a

    24 — 0,4 — 8 = (4 + 2) а

    15,6 = 6 а

    а = 15,6 / 6

    a = 2,6 м / с 2

    3.Два объекта, соединенных шнуром через шкив, как показано на рисунке ниже. Масса объекта A = m A , масса f объекта B = m B и ускорение блока B равно a. Ускорение свободного падения g. Какая сила натяжения на блоке Б.

    Решение:

    Горизонтальная поверхность гладкая, поэтому трение отсутствует. Единственная сила, которая ускоряет систему, — это вес блока B.

    Ускорение системы:

    Сила натяжения (Т):

    Замените m A в уравнении 1 на m A в уравнении 2.

    стратегий решения проблем | Физика

    Цель обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Понимать и применять процедуру решения проблем с использованием законов движения Ньютона.

    Очевидно, что успех в решении задач необходим для понимания и применения физических принципов, не говоря уже о более насущной необходимости сдачи экзаменов. Здесь соблюдаются основы решения проблем, представленные ранее в этом тексте, но особое внимание уделяется конкретным стратегиям, полезным при применении законов движения Ньютона.Эти методы также укрепляют концепции, которые полезны во многих других областях физики. Многие стратегии решения проблем прямо изложены в рабочих примерах, поэтому следующие методы должны укрепить навыки, которые вы уже начали развивать.

    Стратегия решения проблем с законами движения Ньютона

    Шаг 1. Как обычно, сначала необходимо определить задействованные физические принципы. Как только будет определено, что задействованы законы движения Ньютона (если проблема связана с силами), особенно важно нарисовать тщательный набросок ситуации .Такой эскиз показан на рисунке 1 (а). Затем, как показано на рисунке 1 (b), используйте стрелки для обозначения всех сил, тщательно пометьте их и сделайте их длины и направления соответствующими силам, которые они представляют (при наличии достаточной информации).

    Рис. 1. (a) Эскиз Тарзана, свисающего с лозы. (b) Стрелки обозначают все силы. T — это натяжение лозы над Тарзаном, F T — сила, которую он оказывает на лозу, и w — его вес.Предполагается, что все остальные силы, такие как ветер, можно не принимать во внимание. (c) Предположим, что нам дана масса обезьяно-человека и просят найти напряжение в лозе. Затем мы определяем интересующую систему, как показано, и рисуем диаграмму свободного тела. F T больше не отображается, потому что это не сила, действующая на интересующую систему; скорее, F T действует на внешний мир. (d) Показаны только стрелки, используется метод сложения «голова к хвосту». Очевидно, что T = –w , если Тарзан неподвижен.

    Шаг 2. Определите, что необходимо определить и что известно или может быть выведено из указанной проблемы. То есть составьте список известных и неизвестных. Затем внимательно определите интересующую систему . Это решение является решающим шагом, поскольку второй закон Ньютона включает только внешние силы. Как только интересующая система идентифицирована, становится возможным определить, какие силы являются внешними, а какие — внутренними, что является необходимым шагом для применения второго закона Ньютона.(См. Рис. 1 (c).) Третий закон Ньютона можно использовать для определения того, действуют ли силы между компонентами системы (внутренними) или между системой и чем-то внешним (внешним). Как было показано ранее в этой главе, интересующая система зависит от того, на какой вопрос нам нужно ответить. Этот выбор становится легче с практикой, и в конечном итоге он перерастает в почти бессознательный процесс. Умение четко определять системы будет полезно и в последующих главах.

    Диаграмма, показывающая интересующую систему и все внешние силы, называется диаграммой свободного тела .На диаграммах свободного тела показаны только силы, а не ускорение или скорость. Некоторые из них мы нарисовали на рабочих примерах. Рисунок 1 (c) показывает диаграмму свободного тела для интересующей системы. Обратите внимание, что на диаграмме свободного тела не показаны внутренние силы.

    Шаг 3. После построения диаграммы свободного тела второй закон Ньютона может быть применен для решения задачи . Это сделано на рисунке 1 (d) для конкретной ситуации. В общем, как только внешние силы четко определены на диаграммах свободного тела, должно быть несложной задачей их преобразование в форму уравнения и решение неизвестного, как это было сделано во всех предыдущих примерах.Если проблема одномерная, то есть если все силы параллельны, то они складываются как скаляры. Если проблема двумерная, то ее необходимо разбить на пару одномерных задач. Это делается путем проецирования векторов сил на набор осей, выбранных для удобства. Как видно из предыдущих примеров, выбор осей может упростить задачу. Например, когда речь идет о наклоне, наиболее удобен набор осей, одна из которых параллельна наклону, а другая — перпендикулярна ему.Почти всегда удобно делать одну ось параллельной направлению движения, если это известно.

    Применение второго закона Ньютона

    Прежде чем писать уравнения чистой силы, важно определить, ускоряется ли система в определенном направлении. Если ускорение равно нулю в определенном направлении, то результирующая сила равна нулю в этом направлении. Точно так же, если ускорение не равно нулю в определенном направлении, то результирующая сила описывается уравнением:.Например, если система ускоряется в горизонтальном направлении, но не ускоряется в вертикальном направлении, то вы получите следующие выводы:

    F нетто x = ma ,

    F нетто y = 0.

    Эта информация понадобится вам для определения неизвестных сил, действующих в системе.

    Шаг 4. Как всегда, проверяет правильность решения . В некоторых случаях это очевидно.Например, разумно обнаружить, что трение заставляет объект скользить по склону медленнее, чем при отсутствии трения. На практике интуиция развивается постепенно через решение проблем, и с опытом становится все легче судить о том, является ли ответ разумным. Другой способ проверить свое решение — проверить единицы измерения. Если вы решаете на силу и получаете единицы м / с, значит, вы ошиблись.

    Сводка раздела

    Для решения задач, связанных с законами движения Ньютона, следуйте описанной процедуре:

    1. Нарисуйте схему проблемы.
    2. Определите известные и неизвестные количества и определите интересующую систему. Нарисуйте диаграмму свободного тела, которая представляет собой эскиз, показывающий все силы, действующие на объект. Объект представлен точкой, а силы представлены векторами, идущими в разных направлениях от точки. Если векторы действуют в направлениях, отличных от горизонтальных или вертикальных, разделите векторы на горизонтальные и вертикальные компоненты и нарисуйте их на диаграмме свободного тела.
    3. Запишите второй закон Ньютона в горизонтальном и вертикальном направлениях и сложите силы, действующие на объект.Если объект не ускоряется в определенном направлении (например, в направлении x), тогда F net x = 0 . Если объект действительно ускоряется в этом направлении, F net x = ma .
    4. Проверьте свой ответ. Разумный ответ? Единицы правильные?

    Задачи и упражнения

    1. Ракета массой 5,00 × 10 5 кг взлетает вверх. Его двигатели развивают тягу 1,250 × 10 7 , сопротивление воздуха 4.50 × 10 6 Н. Какое ускорение у ракеты? Ясно покажите, как вы следуете этапам стратегии решения проблем для законов движения Ньютона.

    2. Колеса автомобиля среднего размера действуют с силой 2100 Н, направленной назад на дороге, для ускорения автомобиля в прямом направлении. Если сила трения, включая сопротивление воздуха, составляет 250 Н, а ускорение автомобиля составляет 1,80 м / с 2 , какова масса автомобиля с учетом его пассажиров? Ясно покажите, как вы следуете этапам стратегии решения проблем для законов движения Ньютона.В этой ситуации нарисуйте диаграмму свободного тела и напишите уравнение чистой силы.

    3. Рассчитайте силу, которую прыгун в высоту весом 70 кг должен приложить к земле, чтобы вызвать восходящее ускорение, в 4 раза превышающее ускорение свободного падения. Ясно покажите, как вы следуете этапам стратегии решения проблем для законов движения Ньютона.

    4. При приземлении после эффектного сальто гимнастка весом 40 кг замедляется, толкаясь прямо на ковер. Вычислите силу, которую она должна приложить, если ее замедление равно 7.В 00 раз больше ускорения свободного падения. Ясно покажите, как вы следуете этапам стратегии решения проблем для законов движения Ньютона.

    5. Грузовой поезд состоит из двух двигателей 8,00 × 10 4 и 45 вагонов средней массой 5,50 × 10 4 кг . (a) Какую силу должен приложить каждый двигатель назад к рельсам, чтобы поезд разогнался со скоростью 5,00 × 10 -2 , если сила трения составляет 7,50 × 10 5 , при условии, что двигатели действуют одинаково? Это не большая сила трения для такой массивной системы.Трение качения поездов невелико, и, следовательно, поезда являются очень энергоэффективными транспортными системами. (б) Какова сила сцепления между 37-м и 38-м автомобилями (это сила, которую каждый прилагает к другому), если предположить, что все автомобили имеют одинаковую массу и что трение равномерно распределено между всеми автомобилями и двигателями?

    6. Коммерческие самолеты иногда выталкивают из зоны погрузки пассажиров тягач. (a) Трактор массой 1800 кг прилагает усилие 1,75 × 10 5 назад к тротуару, и система испытывает силы сопротивления движению, общая сумма которых составляет 2400 Н.Если ускорение составляет 0,150 м / с 2 , какова масса самолета? (b) Рассчитайте силу, прилагаемую тягачом к самолету, при условии, что на самолет испытывает трение 2200 Н. (c) Нарисуйте два эскиза, показывающие интересующие системы, используемые для решения каждой части, включая диаграммы свободного тела для каждой.

    7. Автомобиль весом 1100 кг тащит лодку на прицепе. (а) Какая суммарная сила сопротивляется движению автомобиля, лодки и прицепа, если автомобиль оказывает на дорогу силу 1900 Н и развивает ускорение 0.550 м / с 2 ? Масса лодки с прицепом — 700 кг. (b) Какова сила в сцепке между автомобилем и прицепом, если 80% сил сопротивления испытывают лодка и прицеп?

    8. (a) Найдите значения сил F 1 и F 2 , которые в сумме дают общую силу F к , показанную на рисунке 4. Это можно сделать графически или с помощью тригонометрии. (b) Графически покажите, что одинаковая общая сила получается независимо от порядка добавления F 1 и F 2 .(c) Найдите направление и величину некоторой другой пары векторов, которые в сумме дают F к . Изобразите их в масштабе на том же чертеже, что и в части (b), или на подобном рисунке.

    Рисунок 4.

    9. Двое детей тянут третьего ребенка на санях «снежное блюдце», прилагая усилия F 1 и F 2 , как показано сверху на рис. 4. Найдите ускорение системы саней и детей весом 49,00 кг. Обратите внимание, что направление силы трения не указано; это будет в направлении, противоположном сумме F 1 и F 2 .

    Рисунок 5.

    10. Предположим, ваша машина глубоко увязла в грязи, и вы хотите использовать метод, показанный на рисунке 6, чтобы вытащить ее. (а) Какую силу вы должны приложить перпендикулярно центру каната, чтобы создать на автомобиль усилие в 12000 Н, если угол равен 2,00 °? В этой части явным образом покажите, как вы следуете шагам Стратегии решения проблем для законов движения Ньютона. (б) Настоящие канаты растягиваются под действием таких сил. Какая сила будет приложена к автомобилю, если угол увеличится до 7?00 °, и вы по-прежнему прикладываете силу, указанную в части (а), к его центру?

    Рисунок 6.

    11. Какая сила действует на зуб на рисунке 7, если натяжение проволоки составляет 25,0 Н? Обратите внимание, что сила, прилагаемая к зубу, меньше, чем натяжение проволоки, но это необходимо из практических соображений о том, как сила может быть приложена во рту. Ясно покажите, как вы следуете шагам в Стратегии решения проблем для законов движения Ньютона.

    Рис. 7. Подтяжки используются для приложения силы к зубам для их выравнивания.На этом рисунке показаны усилия, приложенные проволокой к выступающему зубу. Общая сила, приложенная к зубу проволокой, F приложение , направлена ​​прямо к задней части рта.

    12. На рис. 9 изображены супергерой и верный помощник, неподвижно висящие на веревке. Масса супергероя составляет 90,0 кг, а у Trusty Sidekick — 55,0 кг, а масса веревки незначительна. (а) Нарисуйте схему свободного тела, показывающую все силы, действующие на Супергероя, Надежного помощника и веревку.(b) Найдите натяжение веревки над Супергероем. (c) Найдите натяжение веревки между Супергероем и Надежным помощником. Укажите на диаграмме свободного тела интересующую систему, которая использовалась для решения каждой части.

    Рис. 9. Супергерой и верный помощник неподвижно висят на веревке, пытаясь понять, что делать дальше. Будет ли натяжение веревки везде одинаковым?

    13. Медсестра толкает тележку, прикладывая усилие к ручке под углом 35,0º ниже горизонтали.Загруженная тележка имеет массу 28,0 кг, а сила трения — 60,0 Н. (a) Нарисуйте диаграмму свободного тела для интересующей системы. б) Какую силу должна приложить медсестра, чтобы двигаться с постоянной скоростью?

    14. Создайте свою задачу Рассмотрите натяжение троса лифта в то время, когда лифт запускается из состояния покоя и ускоряет свой груз вверх до некоторой крейсерской скорости. Взяв лифт и его груз за представляющую интерес систему, нарисуйте диаграмму свободного тела. Затем рассчитайте натяжение троса.Среди вещей, которые следует учитывать, — масса лифта и его нагрузка, конечная скорость и время, необходимое для достижения этой скорости.

    15. Создай свою задачу Представьте, что два человека катят сани с четырьмя детьми по заснеженному склону. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете ускорение тобоггана и его нагрузку. Включите диаграмму в виде свободного тела соответствующей интересующей системы в качестве основы для анализа. Покажите векторные силы и их составляющие и объясните выбор координат.Среди факторов, которые следует учитывать, — силы, прилагаемые толкающими, угол наклона, а также масса тобоггана и детей.

    16. Необоснованные результаты (a) Повторите упражнение 7, но предположите, что ускорение составляет 1,20 м / с. 2 . б) Что неразумного в результате? (c) Какая посылка является необоснованной и почему необоснованной?

    17. Необоснованные результаты (a) Каково начальное ускорение ракеты с массой 1?50 × 10 6 на взлете, двигатели которых развивают тягу 2,00 × 10 6 ? Не пренебрегайте гравитацией. б) Что неразумного в результате? (Этот результат был непреднамеренно достигнут несколькими настоящими ракетами.) (C) Какая предпосылка является необоснованной или какие предположения несовместимы? (Возможно, вам будет полезно сравнить эту проблему с проблемой ракеты ранее в этом разделе.)

    Избранные решения проблем и упражнения

    1. Используя диаграмму свободного тела:

    Рисунок 2

    • [латекс] {F} _ {\ text {net}} = T-f-mg = \ text {ma} \\ [/ latex],

    так что

    [латекс] a = \ frac {T-f- \ text {mg}} {m} = \ frac {1 \ text {.{3} \ text {N} \\ [/ latex]. Сила, оказываемая прыгуном в высоту, на самом деле направлена ​​вниз на землю, но F поднимается от земли и заставляет его прыгать.

  • Этот результат является разумным, поскольку человек вполне может приложить силу величиной 10 3 Н.
  • 5. (а) 4.41 × 10 5 N (б) 1,50 × 10 5 N

    7. (а) 910 Н (б) 1,11 × 10 3

    9. (а) a = 0,139 м / с, θ = 12.4º

    11. Используйте законы Ньютона, поскольку мы ищем силы.

    • Нарисуйте диаграмму свободного тела:

    Рисунок 8.

    • Натяжение задается как T = 25,0 Н. Найдите F приложение . Использование законов Ньютона дает: [latex] \ sigma {F} _ {y} = 0 \\ [/ latex], так что приложенная сила обусловлена ​​ y -компонентами двух напряжений: F app = 2 T sin θ = 2 (25,0 Н) sin (15º) = 12,9 Н. Компоненты напряжения x компенсируются.[латекс] \ sum {F} _ {x} = 0 \\ [/ латекс].
    • Это кажется разумным, поскольку прилагаемое усилие должно быть больше, чем сила, приложенная к зубу.

    Физика 12: Динамика

    Микрокурс динамики, который является вторым разделом курса классической механики, доступного в разделе «Физика 12: Классическая механика». В этом курсе есть введение в законы движения Ньютона и лекции по различным темам динамики, которые обсуждаются в физике 12 класса.Проблемы и решения также включены в этот курс.


    Законы движения Ньютона
    — Первый закон, Закон инерции (сопротивление изменению движения):
    Объект в состоянии покоя или в равномерном движении остается в состоянии покоя или равномерного движения, если на него не действует внешняя сила.
    — Второй закон: Когда на объект действует внешняя сила, объект движется с ускорением, которое пропорционально силе и находится в том же направлении, что и направление силы.Уравнение между суммой внешних сил, действующих на объект (или результирующей силой, действующей на объект), и его ускорением можно записать как,


    в этом уравнении масса объекта m фактически является константой пропорциональности.

    — Третий закон:
    Для каждой силы воздействия существует сила противодействия, равная по величине, но противоположная по направлению.

    Трение
    Силы трения возникают между двумя контактирующими поверхностями. Сила трения является статической, если две поверхности неподвижны относительно друг друга, и кинетической, если две поверхности движутся относительно друг друга.Для более полного обсуждения смотрите видео ниже:


    Статическое и кинетическое трение

    Напряжение
    Когда два объекта соединены друг с другом веревкой, они воздействуют на веревку с силой, а сама веревка воздействует на предметы. Величина силы, прилагаемой к струне (и ею), называется натяжением. Чтобы определить величину натяжения, которую должны выдерживать струна, веревка или трос, вам необходимо применить законы движения Ньютона.

    Движение по склону
    Когда объект движется по наклонной поверхности, на него действуют три силы: сила тяжести, кинетическая сила трения, противоположная направлению движения объекта, и нормальная сила, действующая со стороны наклонной поверхности, перпендикулярной ей. к наклонной поверхности.
    Если угол наклона равен θ, компоненты силы тяжести на наклонной поверхности и перпендикулярно ей равны «mg sinθ» и «mg cosθ» соответственно.Второй закон Ньютона на наклонной поверхности и перпендикулярно наклонной поверхности можно записать как,


    , где «N» — нормальная сила, «a» — ускорение объекта, и,
    — сила трения, действующая на объект, где μ k — коэффициент кинетического трения. Таким образом, уравнение движения по наклонной поверхности можно записать как,

    Машина Этвуда

    Машина Этвуда состоит из двух объектов, соединенных веревкой, проходящей через шкив, и шкив подвешен к потолку.Если игнорировать силы трения, на объекты действуют только две силы: сила тяжести и сила натяжения (оказываемая струной на объекты).


    Согласно изображению выше, уравнения движения этих двух объектов (или второй закон Ньютона) могут быть записаны как,

    где «T» — это натяжение, прилагаемое струной к объектам, «m 1 g» и «m 2 g» — сила тяжести, действующая на объекты, а «a» — абсолютное значение ускорения объектов. , и поскольку «m 1 » меньше, чем «m 2 », он перемещается вверх, а «m 2 » перемещается вниз.
    Вычитая второе уравнение из первого, получаем
    и,
    Подставляя «а» в одно из уравнений (1) или (2), мы получаем,

    Закон Гука
    Когда объект соединен с пружиной, сила, которую он прикладывает к пружине, увеличивает или сжимает длину пружины. Сама пружина оказывает на объект силу реакции, называемую восстанавливающей силой.
    Приложенная сила пропорциональна величине растяжения или сжатия пружины и определяется выражением,

    , где «x» — величина растяжения или сжатия пружины, а «κ» — жесткость пружины.
    Согласно третьему закону Ньютона величина возвращающей силы равна величине приложенной силы, но ее направление противоположно направлению приложенной силы, то есть

    Свободное падение

    Падающий объект находится в свободном падении, если на него действует только сила тяжести, что определяется формулой

    . где «m» — масса объекта, а г, — ускорение свободного падения. И гравитационное ускорение, и гравитационная сила являются векторами к центру Земли.
    У поверхности Земли, если не учитывать сопротивление воздуха, падающий объект находится в свободном падении; и движение объекта можно рассматривать как равномерно ускоренное движение, потому что «g», величина ускорения объекта, приблизительно постоянна на коротких расстояниях. Среднее количество g вокруг Земли и около поверхности Земли составляет около g = 9,8 м / с 2
    Итак, уравнения движения объекта, который находится в свободном падении около Земли, можно найти как:

    v (t) = -g (t- t 0 ) + v 0

    v 2 — v 0 2 = -2g (y- y 0 )

    y (t) = — ( ½) g (t- t 0 ) 2 + v 0 (t- t 0 ) + y 0

    где «v» и «y» — это вертикальная скорость и положение объекта, а «t» — время с начальными значениями: v 0 , y 0 , t 0

    Движение снаряда
    Движение снаряда — это движение объекта, брошенного возле поверхности земли, если сила тяжести является единственной силой, действующей на него.Снаряд движется в вертикальной плоскости. Если вы задаете прямоугольную двумерную систему координат на плоскости, с осью x на горизонте и осью y в вертикальном направлении, и с началом координат, расположенным в точке запуска снаряда, движение снаряда по оси x будет равномерным (нет любая горизонтальная сила) и по оси Y снаряд находится в свободном падении.




    Рисунок 1: Снаряд, брошенный под углом к ​​горизонту,

    с начальной скоростью v 0 .Его диапазон по оси x составляет R,
    , а максимальная высота — H.

    .
    Начальные значения положения и времени (точка и время запуска):
    x 0 = y 0 = 0 и t 0 = 0
    Таким образом, уравнения движения снаряда по осям x и y имеют вид ,
    Из этих соотношений вы можете найти уравнение траектории, а также максимальную высоту и дальность полета снаряда как,

    Вы также можете найти время полета снаряда (время, необходимое для того, чтобы снаряд снова упал на землю) как,

    Кажущаяся масса и лифт
    Вес объекта на Земле — это сила тяжести, действующая со стороны Земли на объект, W = mg; где m — масса объекта, а g — ускорение свободного падения.Но вес, который вы чувствуете, является кажущимся весом, который представляет собой нормальную силу, прилагаемую к вам поверхностью, которая контактирует с вами; эта сила — реакция силы, которую вы прикладываете к поверхности. Таким образом, кажущийся вес не всегда равен действующей на вас гравитационной силе (мг). Например, когда вы находитесь в свободном падении, вы не прикладываете никакой силы к поверхности, которая контактирует с вами; так что ваш кажущийся вес равен нулю.
    Когда вы находитесь внутри лифта, ваш кажущийся вес меняется, а ускорение лифта меняется…… найти больше

    Проблемы и решения

    Проблема 1

    An объект с массой m покоится на наклонной поверхности, что делает угол θ с горизонт.

    Какие статическая сила трения между объектом и наклонным поверхность?

    Предполагать что можно увеличить угол между наклонной поверхностью и горизонтом; при θ = θ i объект начинает скользить вниз. Найдите коэффициент трения покоя между объект и наклонная поверхность по θ i .

    Лекция по решению задач в динамике: 1

    Проблема 2

    А В лифте на весах стоит человек весом 60 кг. В лифт поднимается с постоянной скоростью, но затем начинает замедляться с постоянным ускорением 0,5 м / с 2 .

    Какие знак ускорения? О чем идет чтение весы при ускорении лифта?

    Лекция по решению задач в динамике: 2

    Проблема 3

    А студент тянет вверх предмет массой m = 10 кг склона, наклоненного под углом θ = 30 °.Коэффициент кинетическое трение μ k = 0,2, и ученик и объект движутся с постоянной скоростью. Находить сила натяжения, которую ученик применяет к объекту.

    Лекция по решению задач в динамике: 3

    Проблема 4

    An объект массой м 1 = 2 кг расположен на столе и прикреплен к легкая струна, проходящая через шкив и удерживающая объект с массой м 2 = 0.5 кг, подвешенный в воздухе.

    Игнорировать массу струны и найдите ускорение этих двух объектов и натяжение струны при освобождении подвешенной массы, если поверхность стола без трения.

    Лекция по решению задач в динамике: 4

    4: Динамика: сила и законы движения Ньютона (упражнения)

    4.1: Разработка концепции силы

    1. Предложите эталон силы, отличный от примера растянутой пружины, обсуждаемого в тексте.Ваш штандарт должен быть способен многократно производить одну и ту же силу.

    2. Какими свойствами обладают силы, позволяющие классифицировать их как векторы?

    4.3: Второй закон движения Ньютона: концепция системы

    5. Какое утверждение верно? Объясните свой ответ и приведите пример.

    (a) Чистая сила вызывает движение.

    (b) Чистая сила вызывает изменение движения.

    6. Почему мы можем пренебрегать такими силами, как силы, удерживающие тело вместе, когда мы применяем второй закон движения Ньютона?

    7. Объясните, как выбор «интересующей системы» влияет на то, какие силы необходимо учитывать при применении второго закона движения Ньютона.

    8. Опишите ситуацию, в которой чистая внешняя сила, действующая на систему, не равна нулю, но ее скорость остается постоянной.

    9. Система может иметь ненулевую скорость, в то время как чистая внешняя сила, действующая на нее, равна нулю. Опишите такую ​​ситуацию.

    10. Камень брошен вверх. Какая чистая внешняя сила действует на скалу, когда она находится на вершине своей траектории?

    11. (a) Приведите пример различных чистых внешних сил, действующих на одну и ту же систему, вызывая разные ускорения.

    (b) Приведите пример одной и той же чистой внешней силы, действующей на системы разной массы, вызывая разные ускорения.

    (c) Какой закон точно описывает оба эффекта? Сформулируйте это словами и в виде уравнения.

    12. Если ускорение системы равно нулю, не действуют ли на нее внешние силы? А как насчет внутренних сил? Объясни свои ответы.

    13. Если к объекту приложена постоянная ненулевая сила, что вы можете сказать о скорости и ускорении объекта?

    14. Сила тяжести, действующая на баскетбольный мяч на рисунке, не учитывается. Когда принимается во внимание сила тяжести, каково направление чистой внешней силы на баскетбольный мяч — выше горизонтали, ниже горизонтали или все еще горизонтально?

    4.4: Третий закон движения Ньютона: симметрия сил

    15. Когда вы взлетаете на реактивном самолете, возникает ощущение, что вас толкают обратно в сиденье. Объясните, почему вы двигаетесь назад в сиденье — действительно ли на вас действует сила? (Те же рассуждения объясняют хлыстовые травмы, при которых голова явно запрокинута назад.)

    16. Устройство, используемое с 1940-х годов для измерения ударов или отдачи тела из-за ударов сердца, называется «баллистокардиограф». Какие физические принципы используются здесь для измерения силы сердечного сокращения? Как мы можем построить такое устройство?

    17. Опишите ситуацию, в которой одна система воздействует на другую силу и, как следствие, испытывает силу, равную по величине и противоположную по направлению. Какие из законов движения Ньютона применимы?

    18. Почему обычная винтовка дает отдачу (отдачу назад) при выстреле? Ствол у безоткатного ружья открыт с обоих концов. Опишите, как действует третий закон Ньютона при увольнении. Сможете ли вы безопасно стоять рядом с одним из них, когда из него стреляют?

    19. Линейный судья американского футбола считает, что бессмысленно пытаться оттолкнуть соперника, поскольку независимо от того, насколько сильно он толкает, он столкнется с равной и противоположной силой со стороны другого игрока. Воспользуйтесь законами Ньютона и нарисуйте диаграмму свободного тела соответствующей системы, чтобы объяснить, как он может все же опередить оппозицию, если он достаточно силен.

    20. Третий закон движения Ньютона говорит нам, что силы всегда возникают парами равной и противоположной величины. Объясните, как выбор «интересующей системы» влияет на отмену одной такой пары сил.

    4.5: Нормальные, растягивающие и другие примеры сил

    21. Если нога подвешена с помощью тяги, как показано на рисунке, каково натяжение веревки?

    Нога подвешена системой тяги, в которой для передачи усилий используются тросы. Шкивы без трения изменяют направление силы \ (\ displaystyle T \), не меняя ее величины.

    22. В системе вытяжения сломанной кости с доступными шкивами и веревкой, как мы можем увеличить силу вдоль большеберцовой кости, используя тот же вес? (См. Рисунок.) (Обратите внимание, что большеберцовая кость — это большеберцовая кость, показанная на этом изображении.)

    4.7: Дальнейшие применения законов движения Ньютона

    23. Чтобы смоделировать кажущуюся невесомость космической орбиты, астронавты обучаются в трюме грузового самолета, который ускоряется вниз в \ (\ displaystyle g \). Почему они будут казаться невесомыми, если их измерить, стоя на весах в ванной, в этой ускоренной системе отсчета? Есть ли разница между их кажущейся невесомостью на орбите и в самолете?

    24. На карикатуре изображен парик, сходящий с головы пассажира лифта, когда лифт быстро останавливается во время движения вверх. Может ли это действительно произойти без привязки человека к полу лифта? Поясните свой ответ.

    4.8: Расширенная тема: четыре основных силы — введение

    25. Объясните в терминах свойств четырех основных сил, почему люди замечают гравитационную силу, действующую на их тела, если это такая сравнительно слабая сила.

    26. Какая доминирующая сила между астрономическими объектами? Почему три другие основные силы менее значительны на этих очень больших расстояниях?

    27. Приведите подробный пример того, как обмен частицей может привести к возникновению силы притяжения. (Например, представьте, что один ребенок вытаскивает игрушку из рук другого.)

    Задачи и упражнения

    4.3: Второй закон движения Ньютона: концепция системы

    Вы можете предположить, что данные, взятые с иллюстраций, имеют точность до трех цифр.2 \). Какая чистая внешняя сила действует на него?

    Раствор
    265 N

    29. Если спринтер из предыдущей задачи разгоняется с такой скоростью на 20 м, а затем сохраняет эту скорость до конца 100-метрового рывка, сколько у него времени для забега?

    30. Пылесос толкает тележку для белья весом 4,50 кг таким образом, что чистая внешняя сила, действующая на нее, составляет 60,0 Н. Вычислите величину ее ускорения.

    Решение
    \ (\ displaystyle 13.2 \).

    (a) Рассчитайте ее массу.

    (b) Воздействуя на космонавта, аппарат, на котором он движется по орбите, испытывает равную и противоположную силу. Обсудите, как это повлияет на измерение ускорения космонавта. Предложите метод, позволяющий избежать отдачи автомобиля.

    32. На рисунке 4.4.3 чистая внешняя сила, действующая на газонокосилку весом 24 кг, составляет 51 Н. Если сила трения, препятствующая движению, равна 24 Н, то какая сила \ (\ displaystyle F \) ( в ньютонах) человек воздействует на газонокосилку? Предположим, косилка движется на 1.2 \)
    (b) Ускорение не в четверть от того, что было при горящих ракетах, потому что сила трения все еще такая же большая, как и при горящих всех ракетах.

    35. Каково замедление ракетных салазок, если они останавливаются через 1,1 с со скорости 1000 км / ч? (Из-за такого замедления один испытуемый потерял сознание и временно потерял сознание.)

    36. Предположим, двое детей толкаются горизонтально, но в противоположных направлениях, на третьего ребенка в повозке.Первый ребенок прикладывает силу 75,0 Н, второй — 90,0 Н, трение составляет 12,0 Н, а масса третьего ребенка с повозкой составляет 23,0 кг.

    (a) Что представляет собой система, представляющая интерес, если нужно рассчитать ускорение ребенка в повозке?

    (b) Нарисуйте диаграмму свободного тела, включая все силы, действующие на систему.

    (c) Рассчитайте ускорение.

    (d) Каким было бы ускорение, если бы трение было 15,0 Н?

    Решение
    (a) Система — это ребенок в вагоне плюс вагон.3N, 150 кг, 150 кг \)

    41. Предположим, масса полностью загруженного модуля, в котором космонавты взлетают с Луны, составляет 10 000 кг. Тяга его двигателей составляет 30 000 Н. (а) Рассчитайте величину ускорения при вертикальном взлете с Луны. б) Может ли он взлететь с Земли? Если нет, то почему? Если бы это было возможно, вычислите величину его ускорения.

    4.4: Третий закон движения Ньютона: симметрия сил

    42. Какая чистая внешняя сила действует на артиллерийский снаряд массой 1100 кг, выпущенный с линкора, если снаряд ускоряется в \ (\ displaystyle 2.7N \), по третьему закону Ньютона

    43. Храброго, но неадекватного игрока в регби толкает назад противник, который прилагает к нему силу 800 Н. Масса проигравшего игрока плюс оборудование составляет 90,0 кг, и он разгоняется со скоростью 1,20 м / с2 размером 12 {1 «». «20» «м / с» rSup {размер 8 {2}}} {} назад. (а) Какова сила трения между ногами проигравшего игрока и травой? (b) Какую силу прилагает выигравший игрок к земле, чтобы двигаться вперед, если его масса плюс снаряжение составляет 110 кг? (c) Нарисуйте набросок ситуации, показывающий интересующую систему, используемую для решения каждой части.В этой ситуации нарисуйте диаграмму свободного тела и напишите уравнение чистой силы.

    4.5: Нормальные, растягивающие и другие примеры сил

    44. Две команды по девять человек в каждой участвуют в перетягивании каната. Каждый из членов первой команды имеет среднюю массу 68 кг и прилагает среднюю силу 1350 Н. Каждый из участников второй команды имеет среднюю массу 73 кг и прикладывает среднюю силу 1365 Н.

    (a) Какова величина ускорения двух команд?

    (b) Каково натяжение участка веревки между командами?

    Решение
    а.2 \)?

    48. Покажите, что, как указано в тексте, сила \ (\ displaystyle F_ {⊥} \), действующая на гибкий носитель в его центре и перпендикулярном его длине (например, на натянутом канате на рисунке) дает возрастает до величины напряжения \ (\ displaystyle T = \ frac {F_⊥} {2sin (θ)} \).

    Решение
    Второй закон Ньютона, примененный в вертикальном направлении, дает
    \ (\ displaystyle F_y = F − 2Tsinθ = 0 \)
    \ (\ displaystyle F = 2Tsinθ \)
    \ (\ displaystyle T = \ frac {F} { 2 sinθ} \).

    49. Представьте, что ребенок взвешивается на рисунке.

    (a) Какова масса ребенка и корзины, если значение шкалы составляет 55 Н?

    (b) Каково натяжение \ (\ displaystyle T_1 \) пуповины, прикрепляющей ребенка к весам?

    (c) Каково натяжение \ (\ displaystyle T_2 \) шнура, прикрепляющего весы к потолку, если весы имеют массу 0,500 кг?

    (d) Нарисуйте набросок ситуации, указав интересующую систему, используемую для решения каждой части.2 \), какова масса автомобиля плюс его пассажиры? Ясно покажите, как вы следуете этапам стратегии решения проблем для законов движения Ньютона. В этой ситуации нарисуйте диаграмму свободного тела и напишите уравнение чистой силы.

    52. Рассчитайте силу, которую прыгун в высоту весом 70 кг должен приложить к земле, чтобы вызвать восходящее ускорение, в 4 раза превышающее ускорение свободного падения. Ясно покажите, как вы следуете этапам стратегии решения проблем для законов движения Ньютона.5N \), если двигатели действуют одинаково? Это не большая сила трения для такой массивной системы. Трение качения поездов невелико, и, следовательно, поезда являются очень энергоэффективными транспортными системами.

    (b) Какова сила в сцеплении между 37-м и 38-м автомобилями (это сила, которую каждый прилагает к другому), если предположить, что все автомобили имеют одинаковую массу и что трение равномерно распределено между всеми автомобилями и двигателями?

    Решение
    (a) \ (\ displaystyle 4.2 \), какова масса самолета?

    (b) Рассчитайте силу, прилагаемую тягачом к самолету, при условии, что на самолет испытывает трение 2200 Н.

    (c) Нарисуйте два эскиза, показывающие интересующие системы, используемые для решения каждой части, включая диаграммы свободного тела для каждой.

    56. Автомобиль весом 1100 кг тащит лодку на прицепе.

    (a) Какая суммарная сила сопротивляется движению автомобиля, лодки и прицепа, если автомобиль действует на дорогу с силой 1900 Н и создает ускорение \ (\ displaystyle 0.3N \)

    57. (a) Найдите величины сил \ (\ displaystyle F_1 \) и \ (\ displaystyle F_2 \), которые в сумме дают общую силу \ (\ displaystyle F_ {tot} \), показанную на рисунке. Это можно сделать графически или с помощью тригонометрии.

    (b) Покажите графически, что одинаковая общая сила получается независимо от порядка сложения \ (\ displaystyle F_1 \) и \ (\ displaystyle F_2 \)

    (c) Найдите направление и величину некоторой другой пары векторов, которые складываются, чтобы дать \ (\ displaystyle F_ {tot} \).Изобразите их в масштабе на том же чертеже, что и в части (b), или на подобном рисунке.

    58. Двое детей тянут третьего ребенка на санях из снежного блюдца, прилагая усилия \ (\ displaystyle F_1 \) и \ (\ displaystyle F_2 \), как показано сверху на рисунке. Найдите ускорение сани и детской системы весом 49 кг. Обратите внимание, что направление силы трения не указано; он будет в направлении, противоположном сумме \ (\ displaystyle F_1 \) и \ (\ displaystyle F_2 \).

    Решение
    \ (\ displaystyle a = 0,139 м / с, θ = 12,4º \) к северу от востока

    Вид сверху на ребенка, сидящего на санях из снежного блюдца.

    59. Предположим, ваша машина глубоко увязла в грязи, и вы хотите использовать способ, показанный на рисунке, чтобы вытащить ее.

    (a) Какую силу вы должны приложить перпендикулярно центру каната, чтобы создать на автомобиль усилие в 12000 Н, если угол равен 2?00 °? В этой части явным образом покажите, как вы следуете шагам Стратегии решения проблем для законов движения Ньютона.

    (b) Настоящие канаты растягиваются под действием таких сил. Какая сила будет приложена к автомобилю, если угол увеличится до 7,00 °, а вы по-прежнему приложите силу, указанную в части (а), к его центру?

    60. Какая сила действует на зуб на рисунке, если натяжение проволоки составляет 25,0 Н? Обратите внимание, что сила, прилагаемая к зубу, меньше, чем натяжение проволоки, но это необходимо из практических соображений о том, как сила может быть приложена во рту.Ясно покажите, как вы следуете шагам в Стратегии решения проблем для законов движения Ньютона.

    Решение
    1. Используйте законы Ньютона, поскольку мы ищем силы.
    2. Нарисуйте диаграмму свободного тела:



    3. Натяжение задается как \ (\ displaystyle T = 25.0 N \). Найдите \ (\ displaystyle F_ {app} \). Использование законов Ньютона дает: \ (\ displaystyle Σ F_y = 0 \), так что приложенная сила обусловлена ​​ y -компонентами двух напряжений: \ (\ displaystyle F_ {app} = 2Tsinθ = 2 (25.0 N) sin (15º) = 12,9 N \)
    Компоненты напряжения x сокращаются. \ (\ Displaystyle ∑F_x = 0 \).
    4. Это кажется разумным, поскольку прилагаемое усилие должно быть больше, чем сила, приложенная к зубу.


    Подтяжки используются для приложения силы к зубам для их выравнивания. На этом рисунке показаны усилия, приложенные проволокой к выступающему зубу. Общая сила, приложенная к зубу проволокой, \ (\ displaystyle F_ {app} \), направлена ​​прямо к задней части рта.

    61. На рисунке изображены супергерой и верный напарник, неподвижно висящие на веревке. Масса супергероя составляет 90,0 кг, а у Trusty Sidekick — 55,0 кг, а масса веревки незначительна.

    (a) Нарисуйте схему свободного тела, показывающую все силы, действующие на Супергероя, Надежного помощника и веревку.

    (b) Найдите натяжение веревки над Супергероем.

    (c) Найдите натяжение веревки между Супергероем и Надежным помощником.Укажите на диаграмме свободного тела интересующую систему, которая использовалась для решения каждой части.

    Супергерой и верный помощник неподвижно висят на веревке, пытаясь понять, что делать дальше. Будет ли натяжение веревки везде одинаковым?

    62. Медсестра толкает тележку, прикладывая силу к ручке под углом вниз \ (\ displaystyle 35.0º \) ниже горизонтали. Загруженная тележка имеет массу 28,0 кг, а сила трения — 60,0 Н.

    (a) Нарисуйте диаграмму свободного тела для интересующей системы.

    (b) Какую силу должна приложить медсестра, чтобы двигаться с постоянной скоростью?

    63. Создайте свою проблему

    Рассмотрим натяжение троса лифта в то время, когда лифт запускается из состояния покоя и ускоряет свой груз вверх до некоторой крейсерской скорости. Взяв лифт и его груз за представляющую интерес систему, нарисуйте диаграмму свободного тела. Затем рассчитайте натяжение троса.Среди вещей, которые следует учитывать, — масса лифта и его нагрузка, конечная скорость и время, необходимое для достижения этой скорости. {- 5} N \) прямо вниз по земле.2, 4,67º \) от вертикали

    68. Две мышцы задней части ноги тянут вверх за ахиллово сухожилие, как показано на рисунке. (Эти мышцы называются медиальной и латеральной головками икроножной мышцы.) Найдите величину и направление общей силы, действующей на ахиллово сухожилие. Какой тип движения может быть вызван этой силой?

    Ахиллово сухожилие

    69. Человека весом 76,0 кг вытаскивают из горящего здания, как показано на рисунке.Рассчитайте натяжение двух веревок, если человек на мгновение неподвижен. Включите в свое решение диаграмму свободного тела.

    Решение



    \ (\ Displaystyle T_1 = 736 N \)
    \ (\ Displaystyle T_2 = 194 N \)


    Сила \ (\ displaystyle T_2 \), необходимая для устойчивости спасаемого из огня человека, меньше его веса и меньше силы \ (\ displaystyle T_1 \) размером 12 {T rSub {size 8 {1 }}} {} в другой веревке, поскольку более вертикальная веревка поддерживает большую часть ее веса (вертикальная сила).

    70. Комплексные концепции

    Дельфин весом 35,0 кг замедляется с 12,0 до 7,50 м / с за 2,30 с, чтобы присоединиться к другому дельфину в игре. Какая средняя сила была приложена, чтобы замедлить его, если он двигался горизонтально? (Сила тяжести уравновешивается подъемной силой воды.)

    71. Комплексные концепции

    В начале пешего забега спринтер с массой тела 70,0 кг прикладывает в среднем 650 Н назад к земле за 0.7N \).

    (a) Найдите его начальное ускорение, если он взлетает вертикально.

    (b) Сколько времени нужно, чтобы набрать скорость 120 км / ч по вертикали, принимая постоянную массу и тягу?

    (c) В действительности масса ракеты значительно уменьшается по мере расхода топлива. Качественно опишите, как это влияет на ускорение и время этого движения.

    73. Комплексные концепции

    Баскетболист прыгает за мячом.Для этого он опускается на 0,300 м, а затем ускоряется через это расстояние, с силой выпрямляя ноги. Этот игрок покидает пол с вертикальной скоростью, достаточной для того, чтобы поднять его на 0,900 м над полом.

    (a) Рассчитайте его скорость, когда он отрывается от пола.

    (b) Рассчитайте его ускорение, когда он выпрямляет ноги. Он переходит от нуля до скорости, указанной в части (а), на расстоянии 0,300 м.

    (c) Рассчитайте силу, которую он прилагает к полу, учитывая, что его масса составляет 110 кг.3N \)

    74. Комплексные концепции

    Снаряд фейерверка массой 2,50 кг выстреливается прямо из миномета и достигает высоты 110 м.

    (a) Пренебрегая сопротивлением воздуха (плохое предположение, но мы сделаем это для этого примера), вычислите скорость снаряда, когда он покидает миномет.

    (б) Сам раствор представляет собой трубу длиной 0,450 м. Рассчитайте среднее ускорение оболочки в трубе по мере его перехода от нуля до скорости, указанной в (а).2 \) в течение 50,0 с?

    (б) Что неразумного в результате?

    (c) Какая посылка является необоснованной, или какие посылки несовместимы?

    78. Необоснованные результаты

    Мужчина весом 75,0 кг стоит на весах в лифте, который из состояния покоя разгоняется до 30,0 м / с за 2,00 с.

    (a) Вычислите показание весов в ньютонах и сравните его с его весом. (Весы оказывают на него восходящую силу, равную ее показанию.)

    (б) Что неразумного в результате?

    (c) Какая посылка является необоснованной, или какие посылки несовместимы?

    4.8: Расширенная тема: четыре основных силы — введение

    79. (а) Какова сила слабого ядерного взаимодействия по сравнению с сильным ядерным взаимодействием?

    (b) Какова сила слабой ядерной силы по сравнению с электромагнитной силой? Поскольку слабое ядерное взаимодействие действует только на очень коротких расстояниях, например внутри ядер, где также действуют сильные и электромагнитные силы, может показаться удивительным, что мы вообще о нем знаем.{−11} \)

    80. а) Каково отношение силы гравитации к силе сильного ядерного взаимодействия?

    (b) Каково отношение силы гравитации к силе слабого ядерного взаимодействия?

    (c) Каково отношение силы гравитации к силе электромагнитной силы? Что говорят ваши ответы о влиянии гравитационной силы на атомные ядра?

    81. Каково отношение силы сильного ядерного взаимодействия к силе электромагнитного? Основываясь на этом соотношении, можно было бы ожидать, что сильное взаимодействие доминирует над ядром, что верно для небольших ядер.2 \)

    Задачи Momentum Word

    Дом

    Попробуйте это дома

    Рассмотрение — Объясните это, используя один из законов Ньютона

    .

    Свинцовый кирпич имеет большую массу
    и, следовательно, большую инерцию.

    Чем больше масса, тем больше тенденция к тому, чтобы объект оставался в состоянии покоя тем меньше ускорение, создаваемое данной силой.

    Задачи Momentum Word

    Ex 1) Масса 5,0 кг имеет изменение скорости с 8,0 м / с на восток до 2,0 м / с на восток.

    Найдите объекты, меняющие импульс.

    Пример 1) A Масса 5,0 кг имеет изменение скорости с 8.0 м / с на восток до 2,0 м / с на восток. Найдите объекты, меняющие импульс.

    м = 5,0 кг
    V i = 8,0 м / с восток
    V f = 2,0 м / с восток
    Δp =?

    Δp = мΔV

    = (5,0 кг) (2,0 м / с — 8,0 м / с)

    = -30. кгм / с Восток

    или +30. кг м / с Запад

    Пр. 2) A 5.Перемещение массы 0 кг со скоростью 8,0 м / с на восток имеет импульс, приложенный к нему что приводит к изменению его скорости до 20 м / с восточной долготы. Найти импульс:

    Пример 2) A 5,0 масса кг движется с вектором 8,0 м / с к востоку приложен импульс, который заставляет его скорость изменить на 20. м / с Восток.

    Найти импульс:

    м = 5,0 кг
    V i = 8,0 м / с восток
    V f = 20.м / с Восток
    Дж =?

    Дж = mΔv = (5,0 кг) (12. М / с Восток)

    = 60. кг м / с восток

    = 60. н.ш. востока

    Найти силу, если импульс был приложен для 3,0 сек.

    F =?

    t = 3 секунды

    м = 5,0 кг

    V i = 8,0 м / с восток

    V f = 20.м / с Восток

    J = 60. кг м / с восток

    J = Ft = 60. Ns East

    F (3,0 сек) = 60. н.ш. восток

    F = 20. с.в. восток

    Мяч для гольфа ударяет по стали super slo mo

    Школьные блоки YouTube? Щелкните ниже.

    GolfBallhittingsteelsuperslomo.mp4

    Пр. 3) Сколько времени потребуется для чистая направленная вверх сила 100. Н, чтобы увеличить скорость объекта весом 50 кг. от 100 м / с до 150 м / с.

    Пр. 3) Как много времени потребуется для чистой восходящей силы 100. N, чтобы увеличить скорость 50. кг предмет из От 100 м / с до 150 м / с.

    F = 100.№

    м = 50 кг

    V i = 100 м / с

    V f = 150 м / с

    т =?

    FΔt = mΔv

    (100. Н) t = 50. кг (50. М / с)

    т = 25. сек

    Пр. 4) A 1.Мяч 0 кг при движении со скоростью 4,0 м / с ударяется о стену и отскакивает назад со скоростью 2,0 РС.

    Найти Δp

    Ракетбол Замедленная съемка — HiViz

    Пример 4) A 1,0 кг мяч перемещается @ 4,0 м / с ударяется о стену и отскакивает прямо назад @ 2,0 м / с.

    Найти Δp

    м = 1.0 кг

    V i = 4,0 м / с

    V f =?

    V f = -2,0 м / с

    (обратное направление)

    Δp =?

    (а) Δp = mΔv

    = (1,0 кг) (- 2,0 м / с — 4,0 м / с)

    = — 6,0 кгм / с

    (б) Какой импульс приложен к мячу?

    Дж = Δp = -6.0 кгм / с

    (в) Какой импульс прикладывают к стене ?

    Дж = +6,0 кгм / с

    3-й Закон, действие Реакция

    Компьютерная анимация Колыбель Ньютона

    ДемонДелюкс (Доминик Туссен)

    Самый легкий в мире материал
    В 200 раз легче пенополистирола

    HRL Laboratories — Смотрите видео

    Используя инновационный процесс производства, разработанный в HRL, исследователи создали микрочастицу из соединенных между собой полых трубок с толщина стенки 100 нанометров, в 1000 раз тоньше человеческого волосы.
    Скачать high разрешение изображения. Видео высокого разрешения доступно по запросу. электронная почта [email protected]
    Фото: Фото Дэна Литтла HRL Laboratories,

    AP Физика

    с. 188) 17

    Dp = mDv

    Импульс изменяется только в направлении x

    к стене +

    В и = Vsinq

    V f = -Vsinq

    Dp = mDv

    Dp = m (-2Vsinq)

    = 2.1 кгм / с осталось

    Обзор

    Учитель толкнул кубики льда разные массы с разным количеством силы. На какой диаграмме показан куб, который покажет самое большое изменение скорости при нажатии с силой, представленной стрелкой?

    A) A
    B) B
    C) C
    D) D
    E) Чтобы найти изменение скорости, вам нужно время контакта силы.

    [Закон сохранения

    импульса]

    Tony Mangiacapre., — Все права Зарезервировано [Home]
    Дата основания 1995
    Используйте любые материалы на этом сайте (с указанием авторства)

    .

    Author: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *