Динамика. Решение задач Волегова Наталия Николаевна ГБОУ СПО «Кунгурский автотранспортный колледж»

Содержание Повторение теоретического материала Повторение теоретического материала План решения задач План решения задач Движение по горизонтали Движение по горизонтали Движение по вертикали Движение по вертикали Движение по наклонной Движение по наклонной плоскости плоскости Домашнее задание Домашнее задание

Законы Ньютона I закон : Существуют такие системы отсчета относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела, или действия других тел скомпенсированы. II закон: Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение. F = ma III закон: Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению F 1 = - F 2

Виды сил: Сила тяжести приложена к центру тела, всегда направлена вертикально вниз F т = mg Сила упругости возникает при деформации тела, пропорциональна его удлинению и направлена противоположно направлению смещения частиц тела при деформации. При малых деформациях для модуля силы выполняется закон Гука: mg F упр = k| x| x = 0 F упр x x = 0 x F упр

Виды сил упругости: N Т N Т Т1 Т1 Т Т Т1 Т1 Сила натяжения нити Приложена к центру тела. В случае, если нить невесома, нерастяжима, одинакова в любой части нити Вес тела Это сила упругости, приложенная к горизонтальной опоре или вертикальному подвесу PP Сила реакции опоры Приложена к центру тела, всегда направлена перпендикулярно поверхности, на которой находится тело

Силы трения Виды трения: покоя, скольжения, качения. Сила трения приложена к телу и направлена вдоль поверхности соприкасающихся тел в сторону, противоположную направлению движения тела, предполагаемого движения (когда мы пытаемся сдвинуть тело с места) Исключением является случай, когда одно тело начинает движение по поверхности другого тела. Здесь сила трения направлена в сторону движения тела и является той силой, которая приводит его в движение F тр 1 F тр 2 F тр = μNμN Максимальная сила трения покоя ( скольжения ) пропорциональна силе нормального давления F тр 1 F тр 2 F тр 1 F тр 2 Для удобства можно изображать силу трения от центра тела

План решения задач 3. Выполнить рисунок, на котором обозначить направления координатных осей, ускорения и всех сил, приложенных к телу. 4. Для каждого тела записать в векторном виде уравнение второго закона Ньютона, перечислив в его правой части в любом порядке все силы, приложенные к телу 5. Записать полученные в п. 4 уравнения в проекции на оси координат. 7. Найти численное значение неизвестной величины, если этого требует условие задачи. 6. Из полученного уравнения (системы уравнений) в буквенной форме выразить неизвестную величину. 1. Записать краткое условие задачи («Дано», «Найти») 2. Перевести, по необходимости, единицы измерения в стандарты СИ. 8. Записать ответ.

Движение тел по горизонтали Какая горизонтальная сила потребуется, чтобы тело массой 2 кг, лежащее на горизонтальной поверхности, начало скользить по ней с ускорением 0,2 м/с 2 ? Коэффициент трения принять равным 0,02. Дано: m =2 кг μ = 0,02 а = 0,2 м/с 2 F - ? Решение: 1 mg F тр N F а X ma = mg + F тр + N + F 3 Ох : ma = 0 - F тр F (1) Оу : 0 = - mg N + 0 (2) из (2) : mg =N, т. к. F тр = μ N, получим уравнение ( 1 ) в виде: ma = - μ mg+ F Откуда F = ma + μ mg Вычислим F= 0,79 Н Ответ: F= 0,79 Н у

m1g m1g Два тела массами 50 г и 100 г связаны нитью и лежат на гладкой горизонтальной поверхности. С какой силой можно тянуть первое тело, чтобы нить, выдерживающая максимальную силу натяжения 5 Н, не оборвалась? Дано: m 1 = 50 г = 0,05 кг m 2 = 100 г = 0,1 кг F - ? Т = 5 Н N1N1 F N2N2 ТТ m2g m2g Решение: Х У а m 1 a = m 1 g + Т + N 1 + F m 2 a = m 2 g + Т + N m 1 a = – Т + F (1) Ох : m 2 a = Т (2) 4 Выражая из (2 ) : а = Т/m 2, и подставляя в (1), получим m 1 Т/m 2 = – T + F F = m 1 T/m 2 + Т 5 F = 0,05 кг. 5Н/ 0,1 кг + 5 Н = 7,5 Н Ответ: F= 7,5 Н

Движение по вертикали Два тела, связанные друг с другом, поднимают на нити вертикально вверх, прикладывая силу 5 Н. Масса первого тела 100 г, второго 200 г. Определите ускорение, с которым движутся тела и силу натяжения нити. Дано: m 1 = 100 г = 0,1 кг m 2 = 200 г = 0,2 кг a - ? T - ? F = 6 Н 1 m1g m1g T T F m2g m2g а m 1 a = m 1 g + Т+ F m 2 a = m 2 g + Т 2 Решение: Оy: m 1 a = - m 1 g - Т + F (1) 3 У 0 m 2 a = - m 2 g + Т (2) Сложим (1) и ( 2) : 4 m 1 a + m 2 a = - m 1 g + F - m 2 g F - m 2 g - m 1 g m 1 + m 2 a =, Т = m 2 (g + a) 5 a = 10 м/с 2 Т = 4 Н Ответ: a = 10 м/с 2, Т = 4 Н

К концам легкой нити, перекинутой через невесомый блок, подвешены грузы массами 2 кг и 1 кг. Определите ускорение грузов. T Дано: m 1 = 2 кг m 2 = 1 кг а - ? У 0 m2g m2g m1g m1g T а а Решение: 1 m 1 a = m 1 g + Т m 2 a = m 2 g + Т 2 Оy: - m 1 a = - m 1 g + Т (1) 3 m 2 a = - m 2 g + Т (2) 4 Вычтем из (2) (1) и выразим а : m 2 a + m 1 a = m 1 g - m 2 g a = m1g - m2gm1g - m2g m2+ m1m2+ m1 5 9,8 м/с 2 (2 кг – 1 кг) 1 кг + 2 кг = 3,3 м/с 2 Ответ: а = 3,3 м/с 2

Движение по наклонной плоскости ВАЖНО ПОМНИТЬ mg N F F тр. mg у N а У Х 0 F F тр. mg FхFх FуFу mg х Для тела, расположенного на наклонной плоскости, целесообразно выбирать оси координат таким образом, чтобы ось Ох располагалась вдоль, а ось Оу – перпендикулярно наклонной плоскости (не нужно путать целесообразность с обязательностью) а Тогда для проекции сил на оси координат получим следующие выражения: F х. = Fcos а, F у = Fsin а mg х. = mgsin а, mg у = - mgcos а N x = 0, N y = N F тр x = - F тр., F тру = 0.

На брусок массой m действует горизонтальная сила F, параллельная основанию наклонной плоскости с углом при основании a. С каким ускорением движется брусок к вершине, если коэффициент трения μ ? mg N F F тр. а У Х 0 а Дано:Решение: F ; m;m; a;a; μ а - ? ma = mg + F тр + N + F Оx: ma = – F тр – mgsin а + Fcos а (1) Оy: 0 = – mgcos а +N – Fsin а (2) 4 из (2): N = mgcos а + Fsin а, F тр = N μ = μ ( mgcos а + Fsin а) ma = – μ ( mgcos а + Fsin а) – mgsin а + Fcos а – μ ( mgcos а + Fsin а) - mgsin а + Fcos а m Ответ: – μ ( mg cos а + Fsin а) - mgsin а + Fcos а a = m

а β m1g m1g m2g m2g N1N1 N2N2 T T У У Х Х а а С каким ускорением будут двигаться грузы массами 2 кг и 4 кг, если а =30 0, β =60 0. Найти натяжение нити. Блоки и нить невесомы, трением пренебречь. m 1 = 2 кг m 2 = 4 кг Дано: а =30 0 β =60 0 а - ? Решение: 1 2 Удобно выбрать для каждого тела свою систему координат (как на рисунке) m 1 a = m 1 g + Т+ N 1 m 2 a = m 2 g + Т + N 2 3 Оx : m 1 a = – m 1 gsin а + Т (1) Оy: 0 = – m 1 gcos а +N 1 (2) Оx : m 2 a = m 2 gsin β – Т (3) Оy: 0 = – m 1 gcos β + N 2 (4) 4 Складывая (1) и (3 ), и выражая ускорение, получим: g ( m 2 sin β - m 1 sin а) a = m2+ m1m2+ m1 Т = 17,8 H T = m 1 a + m 1 gsin а 5 a = 4 м/с 2 Ответ: а = 4 м/с 2, T = 17,8 H

Домашнее задание Автодрезина ведет равноускоренно две платформы массами 12 т и 8 т. Сила тяги, развиваемая дрезиной, равна 1,78 кН. Коэффициент трения равен 0,06. С какой слой натянута сцепка между платформами? Тело массой 50 кг придавлено к вертикальной стене силой 4 Н. Какая сила необходима для того, чтобы перемещать его вертикально вверх с ускорением 0,2 м/с 2, если коэффициент трения 0,5 ? К концам легкой нити, перекинутой через невесомый блок, подвешены грузы массами 2 кг и 1 кг. Систему грузов вместе с блоком поднимают вертикально вверх с ускорением 1 м/с 2. Определите ускорения грузов. К концам троса, перекинутого через блок, привязаны бруски с массами m 1 = m и m 2 = 4m, находящиеся на гладкой наклонной плоскости с углом наклона При каком минимальном значении коэффициента трения между брусками они будут покоиться?

Список литературы 1.Г. Я. Мякишев. Физика: Учебник для 10 кл. общеобразовательных учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н.Сотский. – М. : Просвещение, Кирик Л. А. Физика – 9. Разноуровненые самостоятельные и контрольные работы. – М.: Илекса, Задачи вступительных экзаменов в МФТИ. ЗАВЕРШИТЬ ПОКАЗ