Рух тіла під дією кількох сил

 
 

Вивчаючи цей параграф, ви ознайомитеся з основними етапами розв'язання задач із динаміки, розглянете приклади розв'язання деяких ключових задач. Матеріал параграфа слід ретельно опрацювати, адже з подібними задачами ви будете зустрічатися в ході вивчення всього подальшого курсу фізики.

Згадуємо сили

З огляду на тему параграфа перш за все слід згадати означення деяких сил, з якими ви ознайомилися в курсі механіки 7 класу, формули для їх визначення, а також напрямок їхньої дії.

Сила тяжіння

Сила тертя

Сила пружності

Сила Архімеда

сила, з якою Земля притягує до себе тіла, що перебувають на її поверхні або поблизу неї

сила, яка виникає внаслідок ковзання одного тіла по поверхні іншого

сила, яка виникає під час деформації тіла

виштовхувальна сила, яка діє на тіло, занурене в рідину або газ

напрямлена вертикально вниз і прикладена до центра тяжіння тіла

напрямлена проти руху тіла і діє вздовж поверхні дотику тіл

напрямлена протилежно видовженню і діє вздовж шнура або пружини

напрямлена вертикально вгору і прикладена до центра зануреної частини тіла

Учимося розв'язувати задачі

Алгоритм розв’язування задач із динаміки

1. Уважно прочитайте умову задачі. З’ясуйте, які сили діють на тіло, яким є характер його руху (рухається це тіло з прискоренням чи рівномірно прямолінійно).

2. Запишіть коротку умову задачі. У разі необхідності переведіть значення фізичних величин в одиниці СІ.

3. Виконайте пояснювальний рисунок, на якому зазначте сили, що діють на тіло, і напрямок прискорення руху тіла.

4. Виберіть інерціальну систему відліку. Осі координат бажано спрямувати так, щоб якнайбільше сил було напрямлено вздовж цих осей (це не змінить результату розв’язання, але значно його спростить).

5. Запишіть рівняння другого закону Ньютона у векторному вигляді та в проекціях на осі координат. Запишіть формули для обчислення сил. Одержавши систему рівнянь, розв’яжіть її відносно невідомої величини. Якщо в задачі є додаткові умови, використайте їх.

6. Перевірте одиницю та знайдіть числове значення шуканої величини. Проаналізуйте результат, запишіть відповідь.

Під час розв’язування задач систему відліку будемо пов’язувати з точкою, нерухомою відносно поверхні Землі (тобто тіло рухається, а осі координат залишаються нерухомими); тіло вважатимемо матеріальною точкою, тому всі сили будемо зображати прикладеними до однієї точки.



 

Задача 1. Дерев’яний брусок масою 200 г рівномірно тягнуть горизонтальною поверхнею за допомогою пружини жорсткістю 40 Н/м. Визначте видовження пружини, якщо коефіцієнт тертя ковзання 0,25.

Аналіз фізичної проблеми. Щоб визначити видовження пружини, слід знати силу пружності, яку знайдемо, скориставшись другим законом Ньютона. Слід урахувати, що брусок тягнуть рівномірно, тому прискорення його руху дорівнює нулю.

Виконаємо пояснювальний рисунок, на якому зобразимо сили, що діють на тіло, і напрямки осей координат.


Задача 2. Обчисліть гальмівний шлях і час гальмування автомобіля, якщо він рухався прямою горизонтальною ділянкою дороги й перед початком гальмування мав швидкість 54 км/год. Коефіцієнт тертя ковзання гуми по бетону — 0,75.

Аналіз фізичної проблеми. Щоб визначити гальмівний шлях і час гальмування автомобіля, необхідно знати прискорення його руху. Прискорення знайдемо, скориставшись другим законом Ньютона.

Виконаємо пояснювальний рисунок, на якому зазначимо сили, що діють на автомобіль, напрямки осей координат, початкової швидкості, переміщення та прискорення (автомобіль зупиняється, тому кінцева швидкість його руху дорівнює нулю, а напрямок прискорення протилежний напрямку руху).

Аналіз результатів. Отримано реальний результат, адже гальмівний шлях автомобіля дійсно досить великий. Пам’ятайте про це і ніколи не порушуйте правил дорожнього руху!


Задача 3. Людина масою 70 кг зайшла в ліфт. Ліфт починає рух із прискоренням 0,2 м/с2, напрямленим угору, а потім піднімається з незмінною швидкістю. На скільки змінюється вага людини під час цього руху?

Аналіз фізичної проблеми Вага тіла — це сила, яка діє на опору — ліфт. Виявити всі сили, які діють на ліфт, досить складно. Але за третім законом Ньютона P = N (з якою силою тіло діє на опору, з такою самою силою опора діє на тіло).

Отже, нам слід визначити силу нормальної реакції опори, яка діє на людину під час кожного виду руху ліфта.

Виконаємо пояснювальні рисунки, на яких зазначимо сили, що діють на людину, напрямок прискорення і напрямок осі OY.

Пошук математичної моделі, розв’язання

Запишемо другий закон Ньютона для кожного випадку

та знайдемо проекції сил і прискорення на вісь OY.

Задача 4. Автомобіль масою 4 т рухається на гору, сповільнюючи свій рух. Визначте силу тяги автомобіля, якщо ухил гори становить 0,02, а коефіцієнт опору рухові дорівнює 0,04. Прискорення автомобіля 0,15 м/с2.

Зверніть увагу! Ухил — синус кута а нахилу полотна дороги до горизонту. Якщо ухил є малим (меншим від 0,1), то cos а ~ 1. Коефіцієнт опору рухові m враховує всі види тертя: тертя кочення, ковзання в осях тощо. Сила опору напрямлена протилежно руху тіла й обчислюється за формулою Fоп=mN, де N — сила нормальної реакції опори.

Аналіз фізичної проблеми. На тіло діють чотири сили: сила тяжіння mg, сила N нормальної реакції опори, сила тяги Ртяги та сила

оп°ру Fon .

Тіло зменшує свою швидкість, тому прискорення руху тіла напрямлене протилежно напрямку його руху.

Виконаємо пояснювальний рисунок, зазначивши на ньому сили, що діють на тіло, напрямок прискорення руху тіла та напрямки осей координат.

Замість підсумків

Ви ознайомились із розв’язуванням деяких задач на рух тіл під дією кількох сил. Звичайно, розглянути в межах підручника всі типи таких задач неможливо, та й не потрібно. Головне — у вас є алгоритм розв’язання й приклади роботи з цим алгоритмом. Решта — за вами.

Отже, розв’язуючи будь-яку задачу з динаміки, спочатку виконайте пояснювальний рисунок, зазначте сили, запишіть рівняння другого закону Ньютона, виберіть систему відліку, знайдіть проекції. Звичайно, слід знати, як напрямлені сили, коли вони виникають і за якими формулами визначаються. А далі, навіть якщо ви відразу не бачите всього ходу розв’язання задачі, — нічого страшного. Ви обов’язково знайдете якусь величину, знання якої допоможе вам побачити подальший хід розв’язання. Можна навіть сказати так: «Якщо не знаєш, як розв’язувати задачу, то почни її розв’язувати». Не потрібно боятися зробити хибний крок. Той не перемагає, хто не вміє програвати. Навчитися розв’язувати задачі з фізики може кожен, потрібно тільки їх розв’язувати!

Вправа № 35

1. Під час старту космічний корабель рухається вертикально вгору з прискоренням 40 м/с2. Із якою силою космонавт масою 70 кг тисне на крісло?

2. Дерев’яний брусок рівномірно тягнуть горизонтальною поверхнею, прикладаючи силу 1 Н. Визначте коефіцієнт тертя ковзання, якщо маса бруска дорівнює 200 г.

3. Тіло масою 300 г, підвішене на пружині, опускають униз із прискоренням 2 м/с2. Визначте жорсткість пружини, якщо її видовження становило 5 см.

4. Вантаж масою 10 кг і об’ємом 1 дм3 витягають із води за допомогою мотузки. Визначте силу натягу мотузки, якщо вантаж рухається з прискоренням 2 м/с2. Опором води знехтуйте.

5. Лижник масою 60 кг зупинився через 40 с після закінчення спуску. Визначте силу тертя, що діяла на лижника, і коефіцієнт тертя ковзання, якщо швидкість руху лижника наприкінці спуску становила 10 м/с.

6. Автомобіль масою 3 т рухається з гори, розвиваючи силу тяги 3000 Н. Визначте, з яким прискоренням рухається автомобіль, якщо коефіцієнт опору рухові дорівнює 0,04, а ухил становить 0,03.

7. Тіло масою m1 = 1 кг ковзає горизонтальною поверхнею під дією тягаря масою m2 = 250 г (див. рисунок).

Дана система тіл рухається з прискоренням 1,5 м/с2.

Визначте коефіцієнт тертя між тілом і поверхнею.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.