Действие и противодействие. Движение. Теплота
Действие и противодействие
Мы зачастую не обращаем внимания на то, что любое действие силы сопровождается противодействием. Если на пружинную кровать положить чемодан, то кровать прогнется. То, что вес чемодана действует на кровать, очевидно каждому. Иногда, однако, забывают, что и на чемодан действует сила со стороны кровати. Ведь лежащий на кровати чемодан не падает; это значит, что со стороны кровати на него действует сила, равная весу чемодана и направленная вверх.
Силы, направленные противоположно силе тяжести, часто называют реакциями опоры. Слово «реакция» означает «ответное действие». Действие стола на лежащую на нем книгу, действие кровати на положенный на нее чемодан – это реакции опоры.
Как мы говорили только что, вес тела определяют при помощи пружинных весов. Давление тела на подставленную под него пружину или сила, растягивающая пружину, на которую подвешен груз, равны весу тела. Очевидно, однако, что сжатие или растяжение пружины в одинаковой степени показывают и величину реакции опоры.
Так что, измеряя пружиной величину какой-либо силы, мы измеряем величину не одной, а двух сил, противоположно направленных. Пружинные весы измеряют и давление груза на чашку весов, и реакцию опоры – действие чашки весов на груз. Прикрепив пружину к стене и растягивая ее рукой, мы можем измерить силу, с которой рука тянет пружину, и одновременно силу, с которой пружина тянет руку.
Таким образом, силы обладают замечательным свойством: они встречаются всегда по две и притом равными и противоположно направленными. Эти две силы и называют обычно действием и противодействием.
«Одиночных» сил в природе не существует, реально существуют лишь взаимодействия между телами; при этом силы действия и противодействия неизменно равны, они относятся одна к другой как предмет и изображение в зеркале.
Не надо путать уравновешивающихся сил с силами действия и противодействия.
Про силы говорят, что они уравновешены тогда, когда они приложены к одному телу; так, вес книги, лежащей на столе (действие Земли на книгу), уравновешивается реакцией стола (действие стола на книгу).
В противоположность силам, которые возникают при уравновешивании двух взаимодействий, силы действия и противодействия характеризуют одно взаимодействие, например стола с книгой. Действие – «стол – книга», противодействие – «книга – стол». Конечно, эти силы приложены к разным телам.
Постараемся объяснить традиционное недоумение: «лошадь тянет телегу, но ведь и телега тянет лошадь; почему же они движутся?» Прежде всего надо напомнить, что лошадь не потянет телегу, если дорога скользкая. Значит, для объяснения движения надо учесть не одно, а два взаимодействия – не только «телега – лошадь», но и «лошадь – дорога». Движение начнется тогда, когда сила взаимодействия лошади с дорогой (сила, с которой лошадь отталкивается от дороги) станет больше силы взаимодействия «лошадь – телега» (силы, с которой телега тянет лошадь). Что же касается сил «телега тянет лошадь» и «лошадь тянет телегу», то они характеризуют одно и то же взаимодействие, а значит, будут одинаковы и в покое, и в любой момент движения.
Глава III Поражающее действие первых атомных бомб
Глава III Поражающее действие первых атомных бомб Две первые ядерные бомбы, основанные на делении ядер, были сброшены в конце второй мировой войны на японские города Хиросиму (6 августа 1945 года) и Нагасаки (три дня
Глава V Поражающее действие термоядерных бомб
46749. На гладкий клин массой 2 кг, стоящий на гладком горизонтальном столе, ставят тело массой 1 кг и отпускают. Чему будет равна скорость клина после того, как тело съедет с него на плоскость, если начальная высота тела равнялась 120 см? g = 10 м/с2. Считать, что нижняя часть клина имеет плавное соединение с горизонталью.
|
| 46750. На сколько миллиметров сожмется каждая буферная пружина при столкновении двух вагонов массами 20 т и 60 т, движущихся навстречу друг другу со скоростями 0,3 м/с и 0,2 м/с соответственно? При столкновении в каждом вагоне работают по две пружины жесткостью 60 кН/м. Тепловыми потерями пренебречь. |
46751. Два бруска массами 0,9 кг и 1,6 кг, лежащие на гладком полу, соединены невесомой пружиной. Бруски удерживают так, что пружина сжата на 10 см. Сначала отпускают первый брусок, а в тот момент, когда пружина не деформирована, отпускают и второй. Найдите максимальную деформацию (в см) пружины в процессе дальнейшего движения. |
| 46752. На гладкой горизонтальной плоскости лежат два бруска массами 300 г и 600 г, соединенные недеформированной пружиной жесткостью 500 Н/м. В первый брусок попадает шарик массой 100 г, летевший горизонтально вдоль оси пружины со скоростью 12 м/с. Найдите максимальную деформацию (в см) пружины в процессе дальнейшего движения. Удар шарика о брусок абсолютно упругий. |
| 46753. Два бруска массами 0,5 кг и 1 кг, лежащие на гладком полу, соединены пружиной жесткостью 900 Н/м. Вначале первый брусок упирается в стену, пружина не деформирована и направлена перпендикулярно стене. Второй брусок перемещают на 10 см в сторону первого и отпускают. Найдите максимальную скорость первого бруска в процессе дальнейшего движения. |
46754. На гладкой горизонтальной плоскости лежат два бруска массами 300 г и 60 г, соединенные недеформированной пружиной. В первый брусок попадает шарик массой 100 г, летевший горизонтально вдоль оси пружины со скоростью 9 м/с. Найдите минимальную скорость первого бруска при дальнейшем движении. Удар шарика о брусок абсолютно упругий.
|
| 46755. С какой высоты (в см) падал без начальной скорости мяч массой 500 г, если после отскока от пола он поднялся на высоту 50 см, а при ударе выделилось 2 Дж энергии? Сопротивлением воздуха пренебречь, g = 10 м/с2. |
| 46756. Мяч массой 0,1 кг отпустили без начальной скорости с высоты 2 м над полом. Чему равно количество теплоты (в мДж), выделившееся при первом ударе мяча о пол, если время между первым и вторым ударами мяча о пол 1,2 с? g = 10 м/с2. Сопротивлением воздуха пренебречь. |
| 46757. Мяч массой 400 г, брошенный вертикально вверх со скоростью 20 м/с, упал на землю со скоростью 15 м/с. Определите работу по преодолению силы сопротивления воздуха. |
46758. С какой высоты падает без начальной скорости камень, если его скорость при падении на землю 18 м/с, а работа по преодолению силы сопротивления воздуха равна 38 Дж? Масса камня 1 кг. g = 10 м/с2.
|
| 46759. С высоты 1,8 м вертикально вниз с начальной скоростью 8 м/с бросают мяч. После двух ударов о землю мяч поднялся до первоначальной высоты. Сколько процентов энергии теряется при каждом ударе? Сопротивлением воздуха пренебречь. g = 10 м/с2. |
| 46760. Автомобиль двигался с постоянной скоростью 72 км/ч. У подножия горы мотор был выключен, и автомобиль поднялся по горе на высоту 5 м и остановился. Какая часть первоначальной кинетической энергии автомобиля была расходована на работу против сил трения? Ответ дайте в процентах. g = 10 м/с2. |
| 46761. Тело массой 4,2 кг скользит по горизонтальной плоскости под действием горизонтально направленной силы. Коэффициент трения тела о плоскость 0,1. Определите энергию, выделяемую в виде тепла на пути 25 м. g = 10 м/с2. |
46762. Тело массой 4,2 кг под действием горизонтальной силы начинает скользить по горизонтальной поверхности с постоянным ускорением 2 м/с2. |
| 46763. Спустившись с горы, санки проходят по горизонтальной поверхности путь 1 м и останавливаются. Определите скорость санок у основания горы, если коэффициент трения между санками и дорогой 0,2. g = 10 м/с2. |
| 46764. Какой кинетической энергией обладает тело массой 0,5 кг у основания наклонной плоскости, если оно поднимается вверх по плоскости за счет этой энергии на высоту 1 м? Коэффициент трения между телом и плоскостью 0,2. Угол наклона плоскости к горизонту 45°. g = 10 м/с2. |
| 46765. С наклонной плоскости, образующей угол 45° с горизонтом, с высоты 1 м соскальзывает небольшая шайба. В конце спуска у основания наклонной плоскости шайба абсолютно упруго ударяется о стенку и поднимается вверх по наклонной плоскости. На какую высоту (в см) поднимется шайба после удара, если коэффициент трения шайбы о плоскость 0,25? |
46766. На наклонной плоскости, синус угла наклона которой к горизонту равен 0,28, на высоте 2,1 м лежит небольшая шайба. Коэффициент трения шайбы о плоскость 0,5. Какую скорость надо сообщить шайбе вниз вдоль наклонной плоскости, чтобы после абсолютно упругого удара об упор, находящийся у основания плоскости, шайба вернулась в исходную точку? g = 10 м/с2.
|
| 46767. Санки соскальзывают с высоты 15 м по горе с углом наклона 45° к горизонту. Пройдя расстояние 24 м по горизонтали, санки поднимаются на другую гору с таким же углом наклона. Определите, на какую высоту поднимутся санки по второй горе, если коэффициент трения на всем пути 0,2. |
46768. Тело массой 5 кг, лежащее на горизонтальной плоскости, соединено с вертикальной стеной недеформированной пружиной. Ось пружины горизонтальна, ее жесткость 100 Н/м, коэффициент трения между телом и плоскостью 0,4. Телу сообщают скорость 1 м/с, направленную вдоль оси пружины. Найдите максимальную деформацию (в см) пружины. g = 10 м/с2.
|
| 46769. Брусок массой 0,5 кг лежит на наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол (sin а = 0,6). Брусок соединен с вершиной наклонной плоскости недеформированной пружиной жесткостью 64 Н/м. Какую скорость (в см/с) надо сообщить бруску вверх вдоль плоскости, чтобы он вернулся и остановился в начальной точке? Коэффициент трения бруска о плоскость 0,8. g = 10 м/с2. |
| 46770. Два бруска массами 3 кг и 2 кг, лежащие на полу, соединены пружиной жесткостью 200 Н/м. Бруски удерживают так, что пружина находится в сжатом состоянии. Сначала отпускают первый брусок, а в тот момент, когда пружина не деформирована, отпускают и второй. При какой минимальной начальной деформации (в см) второй брусок сдвинется с места? Коэффициент трения первого бруска о пол 0,2, а второго — 0,3. |
46771. На гладком полу лежит брусок, соединенный с вертикальной стеной недеформированной пружиной. Ось пружины горизонтальна, ее жесткость 50 Н/м. На брусок начинает действовать постоянная сила 4 Н, направленная вдоль оси пружины. Найдите максимальную деформацию (в см) пружины.
|
| 46772. На полу лежит брусок массой 250 г, соединенный с вертикальной стеной недеформированной пружиной. Ось пружины горизонтальна, ее жесткость 100 Н/м, коэффициент трения 0,4. На брусок начинает действовать постоянная сила 3 Н, направленная вдоль оси пружины. Найдите максимальную скорость (в см/с) бруска. g = 10 м/с2. |
| 46773. На горизонтальной плоскости лежат два бруска массами 3 кг и 8 кг, соединенные недеформированной пружиной. Какую наименьшую постоянную силу, направленную вдоль оси пружины, нужно приложить к первому бруску, чтобы сдвинулся и второй? Коэффициенты трения брусков о плоскость 0,2 и 0,15 соответственно. g = 10 м/с2. |
46774. На пружине жесткостью 50 Н/м к потолку подвешен груз массой 0,5 кг. На груз начинает действовать постоянная сила 10 Н, направленная вертикально вниз. Найдите максимальную скорость груза.
|
| 46775. На гладкой наклонной плоскости лежит брусок, соединенный с вершиной плоскости пружиной жесткостью 100 Н/м. На брусок начинает действовать постоянная сила 12 Н, направленная вниз вдоль плоскости. Найдите максимальное смещение (в см) бруска. |
| 46776. Брусок массой 1 кг лежит на наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол (sin а = 0,6).Брусок соединен с вершиной наклонной плоскости недеформированной пружиной жесткостью 64 Н/м. Коэффициент трения бруска о плоскость 0,8. На брусок начинает действовать постоянная сила 14 Н, направленная вверх вдоль плоскости. Какое расстояние (в см) пройдет брусок до остановки? g = 10 м/с2. |
46777. Брусок массой 1 кг лежит на наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол (sin а = 0,6). Брусок соединен с вершиной наклонной плоскости недеформированной пружиной жесткостью 16 Н/м. Коэффициент трения бруска о плоскость 0,8. На брусок начинает действовать постоянная сила 2 Н, направленная вниз вдоль плоскости. Найдите максимальную скорость (в см/с) бруска. g = 10 м/с2.
|
| 46778. Груз массой 2 кг подвешен к потолку на упругом резиновом шнуре жесткостью 250 Н/м. На груз начинает действовать постоянная сила 5 Н, направленная вертикально вверх. На какую максимальную высоту (в см, отсчитывая от начальной точки) поднимется груз? |
| 46779. Груз массой 2 кг подвешен к потолку на упругом резиновом шнуре. На груз дважды подействовали постоянной силой, направленной вертикально вверх и равной в первом случае 15 Н, а во втором случае — 5 Н. Во сколько раз максимальная высота подъема груза (отсчитанная от начальной точки) в первом случае больше, чем во втором? g = 10 м/с2. |
46780. Груз массой 2 кг подвешен к потолку на упругом резиновом шнуре. На груз дважды подействовали постоянной силой 15 Н, направленной в первом случае вертикально вверх, а во втором случае — вертикально вниз. На сколько процентов расстояние, пройденное грузом до остановки, во втором случае меньше, чем в первом? g = 10 м/с2.
|
| 46781. Ящик массой 50 кг за веревку, направленную вдоль наклонного помоста, медленно втащили вверх. На это была затрачена работа 10,5 кДж. В верхней точке помоста веревка обрывается и ящик скользит вниз. В нижней точке помоста его скорость составляет 10 м/с. Найдите высоту помоста. g = 10 м/с2. |
| 46782. Цилиндрический колодец площадью сечения 0,4 м2 и глубиной 3 м заполнен водой на две трети. Насос выкачивает воду и подает ее на поверхность земли через трубу площадью поперечного сечения 0,8 см2. Какую работу (в кДж) совершит насос, если выкачает всю воду из колодца за 1000 с? Потери энергии на трение не учитывать. g = 10 м/с2. |
46783. Шар массой 4 кг, имевший скорость 5 м/с, сталкивается с покоящимся шаром такой же массы. После абсолютно неупругого столкновения шары двигаются с одинаковыми скоростями. Сколько теплоты выделилось при столкновении?
|
| 46784. Движущееся тело сталкивается с неподвижным телом, после чего они движутся вместе со скоростью, которая в 4 раза меньше скорости первоначально движущегося тела. Какая часть (в процентах) кинетической энергии движущегося тела перешла в тепло? |
| 46785. Горизонтально летящая пуля попадает в неподвижный шар из пенопласта с массой в 5 раз большей, чем у пули, и пробивает его по диаметру. После вылета из шара скорость пули стала в 2 раза меньше первоначальной. Сколько процентов первоначальной энергии пули перешло при этом в тепло? |
| 46786. Тележка массой 50 кг движется со скоростью 2 м/с по гладкой горизонтальной поверхности. На тележку с высоты 20 см падает груз массой 50 кг и остается на ней. Найдите количество выделившейся теплоты. g = 10 м/с2. |
46787. Высунувшись из окна поезда, идущего со скоростью 72 км/ч, человек бросает вперед по ходу поезда камень массой 100 г. Какую работу совершил над камнем человек, если начальная скорость камня направлена горизонтально и равна 30 м/с относительно земли?
|
| 46788. Брусок массой 90 г лежит на гладком полу и соединен с вертикальной стеной недеформированной пружиной. Ось пружины горизонтальна, жесткость пружины 4 кН/м. В бруске застревает пуля массой 10 г, скорость которой равна 100 м/с и параллельна оси пружины. Чему равна максимальная деформация (в см) пружины? |
| 46789. Брусок массой 490 г лежит на горизонтальной плоскости и соединен с вертикальной стеной недеформированной пружиной. Ось пружины горизонтальна, жесткость пружины 180 Н/м. В бруске застревает пуля массой 10 г, скорость которой параллельна оси пружины, в результате чего пружина сжимается на 10 см. Чему равна начальная скорость пули? Коэффициент трения между бруском и полом 0,2. g = 10 м/с2. |
46790. В шар массой 440 г, висящий на легком стержне длиной 40 см, попадает и застревает в нем горизонтально летящая пуля массой 10 г. При какой минимальной скорости пули шар после этого совершит полный оборот в вертикальной плоскости? g = 10 м/с2.
|
| 46791. В шар массой 250 г, висящий на нити длиной 50 см, попадает и застревает в нем горизонтально летящая пуля массой 10 г. При какой минимальной скорости пули шар после этого совершит полный оборот в вертикальной плоскости? g = 10 м/с2. |
| 46792. Небольшое тело массой 0,99 кг лежит на вершине гладкой полусферы радиусом 1 м. В тело попадает пуля массой 0,01 кг, летящая горизонтально со скоростью 200 м/с, и застревает в нем. Пренебрегая смещением тела за время удара, определите высоту (в см), на которой оно оторвется от поверхности полусферы. g = 10 м/с2. |
46793. Два шара подвешены на длинных нитях одинаковой длины так, что они соприкасаются. Шар меньшей массы отводят в сторону на высоту 50 см и отпускают. На сколько сантиметров поднимутся шары после абсолютно неупругого удара? Отношение масс шаров 1,5.
|
| 46794. Диск массой 3 кг висит на упругом шнуре жесткостью 200 Н/м, прикрепленном к центру диска. Вдоль шнура с высоты 35 см на диск плашмя падает шайба (с отверстием в центре) массой 1 кг. Удар шайбы о диск абсолютно неупругий. Найдите максимальную скорость (в см/с) диска с шайбой после удара. g = 10 м/с2. |
| 46795. Доска массой 1 кг движется равномерно по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью 3 м/с. Сверху на доску осторожно кладут кирпич массой 0,5 кг. Какое расстояние пройдет кирпич относительно доски за время проскальзывания? Коэффициент трения между доской и кирпичом 0,1. g = 10 м/с2. |
46796. На гладкой горизонтальной поверхности лежит доска длиной 2,5 м, на одном конце которой находится маленький брусок. Какую минимальную скорость надо сообщить бруску, чтобы он достиг другого конца доски? Масса доски в 4 раза больше, чем масса бруска, коэффициент трения между ними 0,4. g = 10 м/с2.
|
| 46797. Снаряд массой 8 кг, летевший со скоростью 200 м/с, разорвался на два осколка. Осколок массой 6 кг приобрел скорость 400 м/с в направлении полета снаряда. Определите энергию (в кДж), выделившуюся при взрыве. |
| 46798. Спортсмен катится на роликовых коньках с ядром в руках, на ходу толкает его и сразу останавливается. Какую работу совершил спортсмен, если его масса 70 кг, масса ядра 10 кг, а скорость ядра равна 8 м/с и направлена под углом 30° к горизонту? |
| 46799. Граната массой 1,2 кг, летевшая горизонтально со скоростью 20 м/с, разорвалась на две части. Скорость одного осколка массой 800 г равна 30 м/с и направлена под углом 60° к горизонту. Какая энергия выделилась при разрыве снаряда? |
46800. Требуется заменить силу в 5 Н двумя силами, действующими по той же прямой, но в противоположные стороны. Меньшая из этих сил 11 Н. Как велика должна быть вторая сила?
|
| 46801. К двум сцепленным динамометрам подвешен груз весом 8 Н. Вес каждого динамометра 2 Н. Сколько покажет верхний динамометр? |
| 46802. На полу лежит груз весом 1000 Н, человек старается поднять его с силой 200 Н, направленной вертикально вверх. С какой силой груз давит на пол? |
| 46803. Человек весом 700 Н поднимает равномерно груз весом 400 Н. С какой силой человек давит на пол? |
| 46804. Две пружины, жесткости которых 2 Н/м и 3 Н/м, соединяют параллельно. Чему равна жесткость получившейся системы из двух пружин? |
| 46805. На тело действуют две силы, равные 3 Н и 4 Н и направленные под прямым углом друг к другу Чему должна равняться величина третьей силы, действующей на тело, чтобы сумма всех трех сил была равна нулю? |
46806. На самолет действуют: в вертикальном направлении сила тяжести 550 кН и подъемная сила 555 кН, а в горизонтальном направлении сила тяги 162 кН и сила сопротивления воздуха 150 кН. Найдите величину равнодействующей всех сил (в кН).
|
| 46807. Найдите равнодействующую трех сил по 200 Н каждая, если углы между первой и второй силой и второй и третьей силой равны по 60°. |
| 46808. Найдите равнодействующую двух сил, равных 3 Н и 5 Н и направленных под углом 60° друг к другу. |
| 46809. Найдите равнодействующую двух сил, равных 3 Н и 8 Н и направленных под углом 120° друг к другу. |
| 46810. Самолет тянет на буксирах два планера с постоянной скоростью. Полет самолета и планеров происходит в одной горизонтальной плоскости, причем углы между линией полета и буксирными тросами одинаковы и равны 60°. Сила натяжения каждого буксирного троса 500 Н, сила сопротивления воздуха движению самолета 400 Н. Найдите силу тяги двигателя. |
46811. Фонарь массой 20 кг подвешен над улицей на двух одинаковых тросах, угол между которыми 120°. Найдите силу натяжения каждого троса. g = 10 м/с2.
|
| 46812. Однородный стержень массой 6 кг и длиной 80 см подвешен на двух нитях длиной 50 см каждая. Нити привязаны к концам стержня и закреплены в одной точке на потолке. Какова при этом сила натяжения каждой нити? g = 10 м/с2. |
| 46813. Какую силу, направленную вдоль поверхности, нужно приложить к телу массой 10 кг, чтобы оно находилось в равновесии на наклонной плоскости с углом наклона 30°? Трением пренебречь. g = 10 м/с2. |
| 46814. Какую горизонтальную силу нужно приложить к телу массой 10 кг, чтобы оно находилось в равновесии на наклонной плоскости с углом наклона 45°? Трением пренебречь. g = 10 м/с2. |
| 46815. На наклонной плоскости с высотой 0,7 м и длиной ската 2,5 м лежит тело массой 5 кг. Какова сила нормального давления тела на плоскость? g = 10 м/с2. |
46816. Груз массой 30 кг подвешен с помощью двух нитей так, что одна нить образует с вертикалью угол 45°, а другая проходит горизонтально. Найдите силу натяжения горизонтальной нити. g = 10 м/с2.
|
| 46817. Груз массой 24 кг, подвешенный на проволоке, отклоняется на угол 60° от вертикали силой, действующей в горизонтальном направлении и приложенной к телу. Найдите силу натяжения проволоки, если груз неподвижен. g = 10 м/с2. |
| 46818. На доску массой 500 г, лежащую на столе, действует горизонтально направленная сила 5 Н. Груз какой наименьшей массы надо положить на доску, чтобы она оставалась в покое, если коэффициент трения между доской и столом 0,2? g = 10 м/с2. |
46819. Чтобы удержать брусок в равновесии, прижимая его к вертикальной стене, требуется минимальная горизонтально направленная сила 500 Н. Чему равна масса бруска, если коэффициент трения между бруском и стенкой 0,1? g = 10 м/с2.
|
| 46820. На наклонной плоскости длиной 13 м и высотой 5 м лежит груз массой 26 кг. Коэффициент трения 0,5. Какую минимальную силу надо приложить к грузу вниз вдоль плоскости, чтобы сдвинуть груз вниз? g = 10 м/с2. |
| 46821. На наклонной плоскости длиной 1 м и высотой 0,8 м лежит груз массой 2 кг. Коэффициент трения 0,5. Какую минимальную силу, направленную перпендикулярно к плоскости, надо приложить к грузу, чтобы он не соскальзывал вниз? g = 10 м/с2. |
| 46822. Какую минимальную горизонтальную силу надо приложить к бруску массой 2,6 кг, находящемуся на наклонной плоскости, чтобы удержать его от соскальзывания вниз? Длина наклонной плоскости 50 см, высота 30 см, коэффициент трения 0,4. g = 10 м/с2. |
46823. На горизонтальной поверхности лежит груз массой 10 кг. К нему приложена горизонтальная сила 12 Н. Какую минимальную горизонтальную силу надо дополнительно приложить в перпендикулярном к этой силе направлении, чтобы сдвинуть груз с места? Коэффициент трения 0,2. g = 10 м/с2.
|
| 46824. Шар массой 5 кг опирается на две гладкие наклонные плоскости, пересекающиеся по горизонтальной прямой. Левая плоскость образует с горизонтом угол 60°, а правая — угол 30°. Определите силу, с которой шар давит на левую плоскость. g = 10 м/с2. |
| 46825. К гладкой вертикальной стене на нити подвешен шар массой 0,4 кг. Определите силу натяжения нити, если она составляет угол 60° с вертикалью. g = 10 м/с2. |
| 46826. На поверхность вала станка по касательной действует сила, момент которой равен 6,25 Н*м. Чему равна эта сила, если диаметр вала 25 см? |
| 46827. Гаечным ключом с рукояткой длиной 40 см завинчивают гайку. Сила 80 Н приложена к концу рукоятки ключа и направлена перпендикулярно к рукоятке. Каков будет момент этой силы, если приложить ее не к концу, а к середине рукоятки? |
46828. Человек тянет за веревку, привязанную к валу колодца, с силой 100 Н, направленной перпендикулярно оси вала и под углом 30° к линии продолжения радиуса. Какой величины момент силы относительно оси вала создает человек, если диаметр вала 28 см?
|
| 46829. Труба весом 12 Н лежит на земле. Какую силу надо приложить, чтобы приподнять трубу за один конец? |
| 46830. Прямая неоднородная балка длиной 1 м и массой 200 кг подвешена за концы на вертикально натянутых тросах. Балка занимает горизонтальное положение. Найдите натяжение правого троса, если центр тяжести балки находится на расстоянии 0,3 м от левого конца балки. g = 10 м/с2. |
| 46831. Два человека несут груз на доске, положив ее себе на плечи. На долю одного из них приходится нагрузка, равная 2/5 от веса груза. Какова длина (в см) доски, если груз находится на расстоянии 10 см от ее середины? Массу доски не учитывать. |
46832. Рельс длиной 10 м и весом 9000 Н поднимают равномерно в горизонтальном положении на двух вертикальных тросах, первый из которых укреплен на конце рельса, а второй — на расстоянии 1 м от другого конца. Определите натяжение второго троса.
|
| 46833. Однородный стержень длиной 1 м и массой 12 кг подвешен на расстоянии 20 см от одного из его концов. С какой силой будет давить стержень на руку, если, взявшись за короткий конец, удерживать его в горизонтальном положении? g = 10 м/с2. |
| 46834. Однородный стержень с прикрепленным на одном из его концов грузом массой 1,2 кг находится в равновесии, если точка опоры находится на расстоянии 1/5 длины стержня от груза. Чему равна масса (в г) стержня? |
| 46835. На столе перпендикулярно его краю лежит однородная линейка длиной 75 см. Часть линейки свешивается со стола. К свешивающемуся концу линейки подвешен груз, масса которого в 2 раза больше массы линейки. На каком расстоянии (в см) от края стола находится середина линейки, если она опирается только на край стола и вся система находится в равновесии? |
46836. На прямоугольной горизонтальной платформе лежит однородная балка массой 200 кг, расположенная перпендикулярно краю платформы. Четвертая часть балки выступает за край платформы. К выступающему концу прилагают силу, направленную вертикально вниз. При какой наименьшей величине этой силы противоположный конец балки начнет приподниматься? g = 10 м/с2.
|
| 46837. Два груза уравновешены на концах рычага, плечи которого 50 и 70 см. Найдите вес большего груза, если сила давления рычага на опору 72 Н. Весом рычага пренебречь. |
| 46838. При взвешивании на неравноплечных рычажных весах вес тела на одной чашке получился 16 Н, на другой 25 Н. Определите массу тела. g = 10 м/с2. |
| 46839. На одной чашке рычажных весов находится груз весом 1,2 Н, на другой — весом 1,1 Н. На каком расстоянии (в мм) от центра коромысла весов надо подвесить гирьку весом 0,4 Н, чтобы весы были в равновесии? Длина коромысла 0,2 м. |
46840. На однородной доске длиной 4 м и массой 30 кг качаются два мальчика массами 30 и 40 кг. На каком расстоянии (в см) от середины должна находиться точка опоры доски, если мальчики сидят на ее концах?
|
| 46841. Стержень массой 200 г согнули посередине под прямым углом и подвесили на нити, привязанной к одному из концов. Какой массы (в г) грузик надо закрепить на другом конце, чтобы середина нижней половины стержня находилась точно под точкой подвеса? |
| 46842. Стержень массой 100 г согнули посередине под углом 120° и подвесили на нити, привязанной к точке сгиба. Грузик какой массы (в г) надо прикрепить к концу одной из сторон угла, чтобы другая сторона заняла горизонтальное положение? |
| 46843. Три человека несут однородную пластину массой 70 кг, имеющую форму равностороннего треугольника со стороной 2 |/3 м. Один держит середину основания пластины, а двое других — противоположную вершину. На каком расстоянии (в см) от этой вершины надо положить на пластину груз массой 100 кг, чтобы при горизонтальном положении пластины нагрузка была распределена поровну между всеми несущими? |
46844. К гладкой вертикальной стене на нити длиной 8 см подвешен шар радиусом 5 см и массой 6 кг. Определите силу давления шара на стену. g = 10 м/с2.
|
| 46845. Однородную палку длиной 1,5 м и массой 2 кг прислонили к краю стола так, что расстояние от верхнего конца палки до точки касания равняется 50 см. Высота стола 0,8 м. Пренебрегая трением между палкой и столом, найдите силу их взаимодействия. g = 10 м/с2. |
| 46846. Лестница массой 30 кг приставлена к гладкой вертикальной стене под углом 45°. Найдите силу давления лестницы на стену. Центр тяжести лестницы находится в ее середине. g = 10 м/с2. |
46847. К стене прислонена лестница массой 1,5 кг. Центр тяжести лестницы находится на расстоянии 1/3 длины от ее верхнего конца. Какую силу, направленную горизонтально, надо приложить к середине лестницы, чтобы верхний конец ее не оказывал давления на стену? Угол между лестницей и стеной 45°. g = 10 м/с2.
|
| 46848. Внутрь гладкого высокого цилиндрического стакана с внутренним радиусом 6 см помещают палочку длиной 13 см и массой 250 г. С какой силой действует на стенку стакана верхний конец палочки? g = 10 м/с2. |
Уравновешенные и неуравновешенные силы
Первый закон движения Ньютона неоднократно повторялся на протяжении этого урока.
Объект в состоянии покоя остается в состоянии покоя, а объект в движении остается в движении с той же скоростью и в том же направлении, если на него не действует неуравновешенная сила.
Уравновешенные силы
Но что именно подразумевается под фразой неуравновешенная сила ? Что такое неуравновешенная сила? В поисках ответа мы сначала рассмотрим книгу по физике, покоящуюся на столе. На книгу действуют две силы. Одна сила — гравитационное притяжение Земли — действует вниз. Другая сила — толчок стола по книге (иногда обозначаемый как нормальная сила ) — толкает книгу вверх.
Поскольку эти две силы имеют одинаковую величину и действуют в противоположных направлениях, они уравновешивают друг друга. Говорят, что книга находится в состоянии равновесия . На книгу не действует неуравновешенная сила, и поэтому книга сохраняет свое состояние движения. Когда все силы, действующие на объект, уравновешивают друг друга, объект находится в равновесии; он не ускорится. (Примечание: диаграммы, подобные приведенной выше, известны как диаграммы свободного тела и будут подробно обсуждаться в Уроке 2.)
Рассмотрим другой пример, связанный с уравновешенными силами — человек, стоящий на полу. На человека действуют две силы. Сила тяжести оказывает направленное вниз усилие. Пол оказывает восходящую силу.
Поскольку эти две силы имеют одинаковую величину и действуют в противоположных направлениях, они уравновешивают друг друга. Человек находится в равновесии. На человека не действует неуравновешенная сила, и поэтому человек сохраняет свое состояние движения.
(Примечание: диаграммы, подобные приведенной выше, известны как диаграммы свободного тела и будут подробно обсуждаться в Уроке 2.)
Теперь рассмотрим книгу, скользящую слева направо по столешнице. Где-то в году в предыдущей истории книги его, возможно, толкнули и привели в движение из положения покоя. Или, возможно, он приобрел свое движение, соскальзывая по склону с возвышенности. Как бы то ни было, наше внимание сосредоточено не на истории книги , а на текущей ситуации с книгой, скользящей вправо по столешнице. Книга находится в движении и в данный момент никто не толкает ее вправо. (Помните: сила не нужна, чтобы заставить движущийся объект двигаться вправо.) Силы, действующие на книгу, показаны ниже.
Сила тяжести, тянущая вниз, и сила стола, толкающая книгу вверх, имеют одинаковую величину и противоположные направления. Эти две силы уравновешивают друг друга.
Однако силы, уравновешивающей силу трения, нет. Когда книга движется вправо, трение действует влево, замедляя книгу. Существует неуравновешенная сила; и поэтому книга меняет свое состояние движения. Книга не находится в равновесии и впоследствии ускоряется. Неуравновешенные силы вызывают ускорения. В этом случае неуравновешенная сила направлена против движения книги и заставит ее замедлиться. (Примечание: диаграммы, подобные приведенной выше, известны как диаграммы свободного тела и будут подробно обсуждаться в Уроке 2.)
Чтобы определить, являются ли силы, действующие на объект, уравновешенными или неуравновешенными, сначала необходимо провести анализ, чтобы определить, какие силы действуют на объект и в каком направлении. Если две отдельные силы имеют одинаковую величину и противоположное направление, то говорят, что силы уравновешены. Говорят, что на объект воздействует неуравновешенная сила только тогда, когда существует отдельная сила, которая , а не , уравновешивается силой равной величины и в противоположном направлении.
Такой анализ обсуждается в Уроке 2 этого раздела и применяется в Уроке 3.
Мы хотели бы предложить …
Иногда недостаточно просто прочитать об этом. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего Интерактивного Ракетного Sledder. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Ракетные сани позволяют учащимся изучить влияние уравновешенных и неуравновешенных сил на ускорение ракетных саней.
Посетите: Ракетные сани
Люк Аутбело сбрасывает с крыши своего дома коробку с черепицей весом примерно 5,0 кг (вес = 50,0 Н) в плавательный бассейн внизу. При столкновении с бассейном ящик встречает направленную вверх силу сопротивления 50,0 Н (предполагается, что она постоянна).
Используйте это описание, чтобы ответить на следующие вопросы. Нажмите на кнопку, чтобы просмотреть правильные ответы.
1. Какой из графиков зависимости скорости от времени лучше всего описывает движение ящика? Подкрепите свой ответ здравой аргументацией.
2. Какая из следующих точечных диаграмм лучше всего описывает движение падающего ящика с момента падения до момента удара о дно бассейна? Стрелки на диаграмме обозначают точку, в которой ящик соприкасается с водой. Подкрепите свой ответ здравой аргументацией.
3. Несколько друзей Люка наблюдали за движением падающего ящика. Будучи «физиками», они начали обсуждать движение и сделали следующие комментарии. Укажите, является ли каждый из комментариев правильным или неправильным? Поддержите свои ответы.
а. Как только коробка упадет на воду, силы уравновесятся, и коробка остановится.
б.При ударе о воду ящик будет ускоряться вверх, потому что вода прикладывает восходящую силу.
При ударе о воду ящик будет ускоряться вверх, потому что вода прикладывает восходящую силу.
c. При ударе о воду коробка подпрыгнет вверх из-за направленной вверх силы.
4. Если силы, действующие на объект, уравновешены, то объект
а. не должен двигаться.б. должен двигаться с постоянной скоростью.
в. не должен ускоряться.
д. ни один из этих
Перейти к следующему уроку:
Пружинные весы Ньютона и закон Гука
Профессор Мак с пружинными весами Ньютона
Добро пожаловать в мой пост о законе Гука и пружинных весах Ньютона. Я выпустил видео, чтобы воплотить эту информацию в жизнь, и вы можете посмотреть его в нижней части поста. Так что же такое закон Гука и что такое пружинные весы Ньютона?
Пружинные весы Ньютона используются для измерения силы.
Это достигается с помощью закона, известного как закон Гука. Важность этого закона может быть для вас неочевидна, но он используется при разработке большинства предметов, которые вы используете каждый день. Изучая пружинные весы Ньютона, мы можем понять, как работает закон и как использовать его для измерения силы.
Когда вы прикасаетесь к объекту, вы прикладываете к нему силу, будь то клавиша клавиатуры компьютера, дверная ручка, кровать или любой из сотен предметов, с которыми вы взаимодействуете каждый день. Когда вы удаляете эту силу, удаляя свое прикосновение, видите ли вы постоянное изменение формы объекта? Вероятно, ответ «Нет». Вы увидите постоянное изменение формы только в том случае, если приложите достаточно большую силу, чтобы вызвать повреждение. Самый очевидный пример — когда вы используете дверную ручку, чтобы открыть защелку и открыть дверь. Ручка вращается, а затем, когда вы ее отпускаете, она автоматически возвращается в исходное положение. Вы когда-нибудь задумывались, почему это происходит? Ну, это потому, что вы только что стали свидетелями закона Гука в действии!
Итак, давайте больше узнаем о законе Гука, изучив, как работают пружинные весы Ньютона.
Пружинные весы Ньютона
На рисунке ниже вы можете увидеть пружинные весы Ньютона в моей лаборатории. В верхней части весов есть неподвижный конец, а в нижней части — свободный конец, который перемещается при приложении к нему силы. Неудивительно, что важной особенностью пружинных балансов Ньютона является пружина.
Пружинные весы Ньютона на металлическом каркасе
Когда к пружине прилагается сила, она растягивается; чем больше сила, тем больше растяжение.
Пружина растягивается при приложении силы к пружинным балансам Ньютона
Связь между приложенной силой и растяжением пружины регулируется законом Гука. Чтобы установить эту взаимосвязь, нам нужно измерить взаимосвязь между приложенной силой и растяжением. Мы делаем это, добавляя ряд масс, которые увеличивают силу, действующую на пружину, и мы наносим эту силу в зависимости от увеличения растяжения пружины.
График приложенной силы в зависимости от удлинения пружины
Закон Гука
По мере того, как мы добавляем больше масс и увеличиваем силу, прикладываемую к пружинным балансам Ньютона, у нас появляется больше точек для нанесения на график.
Как видно на рисунке ниже, все точки лежат на прямой линии, и это то, что закон Гука определяет как отношение между силой и растяжением пружины. Математически закон Гука выражается как сила, действующая на пружину (F) , равна удлинению пружины (x) , умноженное на константу (k) , известную как жесткость пружины.
Закон Гука использует постоянную пружины для связи усилия пружины с удлинением пружины
Постоянная пружины k – это наклон линии на графике зависимости усилия от растяжения пружины. Он рассчитывается путем деления изменения силы на изменение растяжения пружины. В примере на рисунке ниже это вычисляется путем деления 5 ньютонов на 50 мм, что дает постоянную пружины для этого пружинного баланса Ньютона, равную 0,1 ньютона на мм растяжения.
Постоянная пружины рассчитывается путем расчета наклона линии на графике зависимости усилия от растяжения пружины.
Это дает закон Гука для этого баланса пружины Ньютона, поскольку «приложенная сила пружины» равна 0,1-кратному «расширению пружины».
Это уникальное свойство пружинных весов Ньютона, поскольку все пружины имеют уникальную жесткость. Процесс, который использовался выше, калибровал пружину. Это означает, что мы установили взаимосвязь между приложенной силой и растяжением пружины, проведя калибровочный эксперимент. Причина, по которой его называют пружинным балансом «Ньютон», заключается в том, что весенний баланс был откалиброван для измерения силы в ньютонах.
Что делать с законом Гука?
Рассчитав закон Гука для пружинных весов Ньютона, вы можете предсказать силу пружины, измерив удлинение пружины.
Шкала используется для измерения растяжения пружины
Также можно использовать закон Гука, чтобы преобразовать эту шкалу из измерения растяжения пружины в шкалу, которая непосредственно измеряет силу пружины.
Мое видео
Чтобы воплотить все это в жизнь, я выпустил видео, которое вы можете посмотреть ниже. В видео вы увидите, как разработать закон Гука для пружинных весов Ньютона.
Leave A Comment