Парашютист спускается с неизменной скоростью а энергия его взаимодействия: парашютист спускается с неизменной скоростью, а энергия его взаимодействия с землёй

парашютист спускается с неизменной скоростью, а энергия его взаимодействия с землёй

Сила тока в нагревательном элементе электрического чайника равна 7,24 А. За какое время через поперечное сечение нагревательного элемента протекает за … ряд 4,57 Кл?Такой заряд протекает через поперечное сечение нагревательного элемента за _____с. Ответ огругли до сотых в СЛУЧАЕ, если результат вычисления имеет большое количество цифр после запятой!За спам или за неправильный ответ даю бан !!​

На головній оптичній осі тонкої лінзи з оптичною силою 3 дптр на відстані 1 м від лінзи знаходиться світлодіод. Не зміщуючи оптичний центр, лінзу пове … ртають навколо її діаметру на кут 60 градусів. На скільки переміститься зображення світлодіоду у лінзі?

Какое движение электронов показано стрелками красного цвета?А) хаотическое тепловое движение электронов.Б) Упорядоченное движение электронов под дейст … вием электрического поля. (ОДИН ответ) Какое движение электронов показано стрелками черного цвета?А) Упорядоченное движение электронов под действием электрического поля.Б) хаотическое тепловое движение электронов.(ОДИН ответ!!!!) за спам или за неправильный ответ даю бан!!!​

Рассмотри рисунок!Все изображённые на нем ключи разомкнуты. Продолжи предложение !2.При размыкании ключа 1и размыкании ключа 3 лампочка Б…3.При одно … временном замыкании ключа 1 и ключа 3 лампочка Б… За спам или неправильный ответ ДАЮ БАН ​

Через лампочку карманного фонарика за 6 секунд проходит 8,46•10¹⁹ электронов. Чему равна сила тока в лампочке?Сила тока в лампочке равна ____ А.ответ( … в том числе и промежуточные ответы) округли до сотых в СЛУЧАЕ , если результат вычисления имеет большое количество цифр после запятой!​

с помощью электрокипятильника мощностью 0.6 квт, кпд которого 60 %, было нагрето 2 л воды от 10 градусов цельсия до температуры кипения, причем 5 проц … ентов ее обратилось в пар. Как долго длилось нагревание воды?

Номер 2. Источник тока подсоединили кре- остату. Используя представленную зависимость силы тока в реостате от его сопротивления, определите вну- трен … нее сопротивление источника тока, если его ЭДС = 8 В.(-31) кг. Буду дуже вдячний за пояснення до цієї задачі! (Етап обрахунків можна опустити)

ДАЮ 25 баллов!!! Парашютист опускается с постоянной скоростью, а энергия его взаимодействия с

Ситуационная задача проиллюстрируйте данное задание. помогите пожалуйста, не понимаю как это делать Э. Тоффлер создал концепцию шока будущего, описыва … емая как защитная психологическая реакция человека или общества на стремительные и радикальные изменения в его окружении, вызванные ускорением темпов технологического и социального прогресса. Описанное явление вызвано столкновением человека с изменениями, уже произошедшими в окружающей среде, к которым человек не может адаптироваться из-за скорости их возникновения. Проиллюстрируйте данное явление.

Как называется эта стрижка? срочно!

Написать сочинение на тему якое яно здрадництва ? (Па провести В.Быкова «жураулины крык» )

Рассмотрите таблицу 2 » Темпы роста отраслей экономики» Сделайте свой вывод по достигнутым показателям. Вывод может быть подтвержден дополнительными р … асчетами, графиками, диаграммами. Темпы роста отраслей экономики (индекс физического объема, в %) Промышленность (январь 2021 года к январю 2020 года, %) 95,9 Сельское, лесное и рыбное хозяйство (январь 2021 года к январю 2020 года, %) 102,5 Строительство (январь 2021 года к январю 2020 года, %) 107,0 Торговля (январь 2021 года к январю 2020 года, %) 91,9 Транспорт и складирование (январь 2021 года к январю 2020 года, %) 82,6 Связь (январь 2021 года к январю 2020 года, %) 109,4 помогите пожалуйста

Студент Алихан обожает математику. Самые любимые его числа — это палиндромы. Когда Алихан видит число, которое не является палиндромом, он расстраивае … тся. Чтобы поднять настроение Алихану, вы можете найти такое ближайшее число, которое будет больше изначального и при этом палиндромом. Если Алихан сразу видит палиндром, он уже счастлив. Помогите нам сделать Алихана счастливым. Палиндром — это число, которое читается слева направо и справа налево одинаково. Input Format Вводится одно целое натуральное число N. Constraints N состоит не более, чем из 100 000 цифр. Output Format Выведите одно число — ответ на задачу. Sample Input 0 1221 Sample Output 0 1221 Sample Input 1 1234 Sample Output 1 1331 Дам 35 баллов !!!!

Построить все виды трезвучий и их обращения звуков se,dis

Старослов’янська мова Даю 100 балів за завдання (Старославянский язык)Даю 100 баллов за задания.1. Відтворити праіндоєвропейське написання поданих слі … в. Пояснити причини, внаслідок яких виникли м’які приголосні в наведених словах: Нарицати, ҍжь, пишу, горошькъ, кошу. 2. Відтворити староукраїнське написання слів і пояснити фонетичні зміни на українському мовному ґрунті: Коріння, усний, вісім, камінь, пшоно, вовна, сосон (Р.в.мн.), жнець, ніжка, чотири. ​

помагите пожалуйста с практической по фин учету ​

помагите пожалуйста с практической по фин учету даю 20 балов​

помагите пожалуйста с практической по фин учету двю 20 балов​

Парашютист спускается с неизменной скоростью, а энергия его взаимодействия с землёй постепенно уменьшается. При спуске парашютиста 1) его потенциальная энергия полностью преобразуется во внутреннюю энергию. 2) его полная механическая энергия не меняется 3) его потенциальная энергия полностью преобразуется во внутреннюю энергию парашютиста и воздуха 4) его кинетическая энергия преобразуется в потенциальную

Количество теплоты при нагреве выражается в формуле

Q= c*m*dt
где c — удельная теплоемкость, m — масса, dt — разница в температуре.
в нашем случае
Q1 = 105000 Дж
m1 = 2.5 kg
dt1 = 10°C
Q2 = ?
m2 = 0.5kg
dt = 100°C
c=c1=c2

с = Q1 / m1*dt1
Q2 = c*m2*dt2
Q2 = Q1*m2*dt2 / m1*dt1
Q2 = 105000*0.5*100 / 2.5*10
Q2 = 210000 Дж = 210 кДж

Ответ: Потребуется 210 кДж теплоты
Вопросы в комментариях, ставим лучший если заслуживает)

10 месяцев назад

Fср*t=m*ΔV

Fм*t\2=m*ΔV

ΔV=Fм*t\2m=12*3|2*2=9 м\с

3 месяца назад

1 Дано  m=10 кг    h2=20 м     Eк2=3*Ep2

h3- ?

m*g*h2=Eк2+Ep2

m*g*h2=4*Ep2m*g*h2=4*m*g*h3h3=h2/4=20/4=5 м

2 Закон сохранения импульса гласит, что

p(1) = p(2)

p(1) = m(1)v(1)

Пуля и пистолет образуют сис-му, но не будем про неё писать сейчас

p(2) = (m(1) + m(2)) * v(2)

Отсюда видно, что m(1)v(1) = m(2)v(2)

Т.6=345 тыс. км.

11 месяцев назад

Задание во вложении………………………………………………

11 месяцев назад

Механическая работа. Кинетическая энергия. Теорема о кинетической энергии. Потенциальная энергия. Работа силы тяжести и силы упругости

Скорость брошенного мяча непосредственно перед ударом о стену была вдвое больше его скорости сразу после удара. Какое количество теплоты выделилось при ударе, если перед ударом кинетическая энергия мяча была равна 16 Дж?

1) 12 Дж 2) 8 Дж 3) 4 Дж 4) 2 Дж

Шарик массой m движется со скоростью v. Послу упругого соударения со стенкой он стал двигаться в противоположном направлении, но с такой же по модулю скоростью. Чему равна работа силы упругости, которая подействовала на шарик со стороны стенки?

1) mv²/2 2) mv² 3) mv²/4 4) 0

Два шарика массами т₁

= т и т₂ = 2т, имеющие импульсы р₁= р и р₂ = 0,5р, движутся во взаимно перпендикулярных направлениях. В результате соударения шарики обмениваются импульсами. Потеря кинетической энергии в результате соударения составила (3)

Пуля массой т, имеющая скорость v₀, пробивает де­ревянный брусок массой 10m, висящий на невесомом стержне, и вылетает из него со скоростью, в 3 раза меньше начальной. Какую часть составляет началь­ная кинетическая энергия бруска от первоначальной энергии пули?

1) 0,01. 2) 0,044. 3) 0,15. 4) 0,5.

Мяч выпустили из рук на высоте 10 м с нулевой начальной скоростью. Его кинетическая энергия при падении на Землю равна 50 Дж. Потеря за счет сопротивления воздуха составила 10 Дж. Какова масса мяча:

1) 0,4 кг 2) 0,5 кг 3) 0,6 кг 4) 0,8 кг

Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, при­крепленную к пружине, и прилипает к тележке. Чему равна полная механическая энергия системы при ее даль­нейших колебаниях? Трением пренебречь.

1) 0,025 Дж 2) 0,05Дж 3) 0,5Дж 4) 0,1 Дж

Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, при­крепленную к пружине, и прилипает к тележке. Чему равна максимальная кинетическая энергия тележки при ее даль­нейших колебаниях? Трением пренебречь.

1) 0,025 Дж 2) 0,05Дж 3) 0,5Дж 4) 0,1 Дж

Тело массой т лежит на гладкой горизонтальной поверхности (см. рис.), касаясь левого конца пружины жесткостью k. Правый конец пружины касается вертикальной стенки. На те­ло начинает действовать постоянная сила F₀, направленная вдоль оси пружины. Чему равна энергия сжатой пружины в мо­мент остановки тела?

1) F₀²/(2k) 2) F₀²/k 3) 2F₀²/k 4) 4F₀²/k

Ящик скользит по горизонтальной поверхности. На рисун­ке изображен график зависимости работы силы трения от пройденного пути. Какой(-ие) участок(-ки) был(-и) наиболее скользким (-и)?

Тест №12 Механическая работа. Законы сохранения в механике.

1. Ящик тянут по земле за ве­рев­ку по го­ри­зон­таль­ной окруж­но­сти дли­ной с по­сто­ян­ной по мо­ду­лю ско­ро­стью. Ра­бо­та силы тяги за один обо­рот по окруж­но­сти . Чему равен мо­дуль силы тре­ния, дей­ству­ю­щей на ящик со сто­ро­ны земли?

 

1) 0 Н 2) 19 Н 3) 60 Н 4) 190 Н

 

2. Маль­чик столк­нул санки с вер­ши­ны горки. Сразу после толч­ка санки имели ско­рость . Вы­со­та горки 10 м. Тре­ние санок о снег пре­не­бре­жи­мо мало. Ка­ко­ва ско­рость санок у под­но­жия горки?

 

1) 2) 3) 4)

3. Тело мас­сой 2 кг под дей­стви­ем силы F пе­ре­ме­ща­ет­ся вверх по на­клон­ной плос­ко­сти на рас­сто­я­ние рас­сто­я­ние тела от по­верх­но­сти Земли при этом уве­ли­чи­ва­ет­ся на .

 

Век­тор силы F на­прав­лен па­рал­лель­но на­клон­ной плос­ко­сти, мо­дуль силы F равен 30 Н. Какую ра­бо­ту при этом пе­ре­ме­ще­нии в си­сте­ме от­сче­та, свя­зан­ной с на­клон­ной плос­ко­стью, со­вер­ши­ла сила F? Уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния при­ми­те рав­ным , ко­эф­фи­ци­ент тре­ния .

 

1) 150 Дж 2) 60 Дж 3) 40 Дж 4) 40 Дж

 

4. Сжа­тая на 2 см пру­жи­на под­бра­сы­ва­ет сталь­ной шар вер­ти­каль­но вверх на 20 см. На­сколь­ко уве­ли­чит­ся вы­со­та по­ле­та шара при сжа­тии пру­жи­ны на 4 см, если вся энер­гия сжа­той пру­жи­ны пе­ре­да­ет­ся шару?

 

1) 20 см 2) 40 см 3) 60 см 4) 80 см

 

 

5. Бру­сок мас­сой m пе­ре­ме­ща­ет­ся на рас­сто­я­ние s по пря­мой на го­ри­зон­таль­ной по­верх­но­сти под дей­стви­ем силы F, на­прав­лен­ной под углом к го­ри­зон­ту. Ко­эф­фи­ци­ент тре­ния равен . Ра­бо­та силы тя­же­сти брус­ка на этом пути равна

6. Ведро мас­сой m под­ни­ма­ют на ве­рев­ке вер­ти­каль­но вверх с по­сто­ян­ной ско­ро­стью. Когда ведро под­ни­мет­ся на вы­со­ту h от­но­си­тель­но пер­во­на­чаль­но­го по­ло­же­ния, его пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия в не­по­движ­ной си­сте­ме от­сче­та

 

1) уве­ли­чит­ся на ве­ли­чи­ну mgh 2) умень­шит­ся на ве­ли­чи­ну mgh
3) не из­ме­нит­ся 4) будет не­из­вест­на, так как не за­да­на ско­рость

 

7. Мяч мас­сой m бро­са­ют вер­ти­каль­но вверх. Если пре­не­бречь со­про­тив­ле­ни­ем воз­ду­ха, то при подъ­еме мяча на вы­со­ту h от­но­си­тель­но пер­во­на­чаль­но­го по­ло­же­ния, его пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия

 

1) уве­ли­чит­ся на ве­ли­чи­ну mgh 2) умень­шит­ся на ве­ли­чи­ну mgh
3) не из­ме­нит­ся 4) будет не­из­вест­на, так как не за­да­на на­чаль­ная ско­рость

8. Па­ра­шю­тист спус­ка­ет­ся с не­из­мен­ной ско­ро­стью, а энер­гия его вза­и­мо­дей­ствия с Зем­лей по­сте­пен­но умень­ша­ет­ся. При спус­ке па­ра­шю­ти­ста

 

1) его по­тен­ци­аль­ная энер­гия пол­но­стью пре­об­ра­зу­ет­ся в ки­не­ти­че­скую энер­гию
2) его пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия не ме­ня­ет­ся
3) его по­тен­ци­аль­ная энер­гия пол­но­стью пре­об­ра­зу­ет­ся во внут­рен­нюю энер­гию па­ра­шю­ти­ста и воз­ду­ха
4) его ки­не­ти­че­ская энер­гия пре­об­ра­зу­ет­ся в по­тен­ци­аль­ную

9. Какую мощ­ность раз­ви­ва­ет дви­га­тель подъ­ем­но­го ме­ха­низ­ма крана, если он рав­но­мер­но под­ни­ма­ет плиту мас­сой 600 кг на вы­со­ту 4 м за 3 с?

 

1) 72 000 Вт 2) 8 000 Вт 3) 7 200 Вт 4) 800 Вт

 

10. Пер­вая пру­жи­на имеет жест­кость , вто­рая — . Обе пру­жи­ны рас­тя­ну­ты на 1 см. От­но­ше­ние по­тен­ци­аль­ных энер­гии пру­жин равно

 

1) 1 2) 2 3) 4) 4

11. За­креп­лен­ный пру­жин­ный пи­сто­лет стре­ля­ет вер­ти­каль­но вверх. Какой была де­фор­ма­ция пру­жи­ны перед вы­стре­лом, если жест­кость пру­жи­ны k, а пуля мас­сой m в ре­зуль­та­те вы­стре­ла под­ня­лась на вы­со­ту h. Тре­ни­ем пре­не­бречь. Счи­тать, что .

 

1) 2) 3) 4)

12. Не­боль­шой шарик под­ве­шен на не­ве­со­мом стерж­не, ко­то­рый может вра­щать­ся во­круг точки под­ве­са O. Какую ми­ни­маль­ную го­ри­зон­таль­ную ско­рость нужно со­об­щить ша­ри­ку, чтобы он сде­лал пол­ный обо­рот во­круг точки под­ве­са? Длина стерж­ня L. Со­про­тив­ле­ни­ем пре­не­бречь.

 

1) 2) 3) 4)

 

12. Мо­дуль ско­ро­сти тела, дви­жу­ще­го­ся под дей­стви­ем по­сто­ян­ной силы по пря­мой, из­ме­ня­ет­ся в со­от­вет­ствии с гра­фи­ком на рис. 1. Какой из гра­фи­ков на рис. 2 пра­виль­но от­ра­жа­ет за­ви­си­мость мощ­но­сти этой силы от вре­ме­ни?

1.1 2.2 3.3 4.4

 

 

13 Не­боль­шое тело мас­сой 0,2 кг бро­си­ли вер­ти­каль­но вверх. На ри­сун­ке по­ка­зан гра­фик за­ви­си­мо­сти ки­не­ти­че­ской энер­гии тела от вре­ме­ни в те­че­ние по­ле­та. Из гра­фи­ка сле­ду­ет, что

 

1) ки­не­ти­че­ская энер­гия сна­ча­ла уве­ли­чи­ва­лась, а потом умень­ша­лась
2) со­про­тив­ле­ние воз­ду­ха вли­я­ло на дви­же­ние тела
3) на­чаль­ная ско­рость тела была равна 20 м/с
4) верны все три пе­ре­чис­лен­ных утвер­жде­ния

 

14. Не­боль­шое тело мас­сой 0,2 кг бро­си­ли вер­ти­каль­но вверх. На ри­сун­ке по­ка­зан гра­фик за­ви­си­мо­сти по­тен­ци­аль­ной энер­гии тела от вре­ме­ни в те­че­ние по­ле­та. Из гра­фи­ка сле­ду­ет, что

 

1) по­тен­ци­аль­ная энер­гия сна­ча­ла умень­ша­лась, а потом уве­ли­чи­валсь
2) со­про­тив­ле­ние воз­ду­ха вли­я­ло на дви­же­ние тела
3) тело под­ня­лось на мак­си­маль­ную вы­со­ту 20 м
4) верны все три пе­ре­чис­лен­ных утвер­жде­ния

 

15. Из­на­чаль­но по­ко­ив­ше­е­ся тело на­чи­на­ет сво­бод­но па­дать с не­ко­то­рой вы­со­ты. Какой из при­ве­ден­ных гра­фи­ков может со­от­вест­во­вать за­ви­си­мо­сти ки­не­ти­че­ской энер­гии этого тела от вре­ме­ни?   1) 1 2) 2 3) 3 4)4

16. Тело дви­жет­ся вдоль оси ОХ под дей­стви­ем силы F = 2 Н, на­прав­лен­ной вдоль этой оси. На ри­сун­ке при­ведён гра­фик за­ви­си­мо­сти про­ек­ции ско­ро­сти v_x тела на эту ось от вре­ме­ни t. Какую мощ­ность раз­ви­ва­ет эта сила в мо­мент вре­ме­ни t = 3 с?

 

1) 3 Вт 2) 4 Вт 3) 5 Вт 4) 10 Вт

17. Сани рав­но­мер­но пе­ре­ме­ща­ют по го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти с пе­ре­мен­ным ко­эф­фи­ци­ен­том тре­ния. На ри­сун­ке изоб­ражён гра­фик за­ви­си­мо­сти мо­ду­ля ра­бо­ты силы от прой­ден­но­го пути .

От­но­ше­ние мак­си­маль­но­го ко­эф­фи­ци­ен­та тре­ния к ми­ни­маль­но­му на прой­ден­ном пути равно

1) 2 2) 4 3) 6 4) 8

18. Какой из гра­фи­ков, при­ведённых на ри­сун­ке, по­ка­зы­ва­ет за­ви­си­мость пол­ной энер­гии E тела, бро­шен­но­го под углом к го­ри­зон­ту, от его вы­со­ты h над Землёй? Со­про­тив­ле­ни­ем воз­ду­ха пре­не­бречь.   1) 2) 3) 4)

19. Ис­кус­ствен­ный спут­ник об­ра­ща­ет­ся во­круг Земли по вы­тя­ну­той эл­лип­ти­че­ской ор­би­те. Вы­бе­ри­те вер­ное утвер­жде­ние о по­тен­ци­аль­ной энер­гии и пол­ной ме­ха­ни­че­ской энер­гии спут­ни­ка.

 

1) По­тен­ци­аль­ная и пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия спут­ни­ка до­сти­га­ют мак­си­маль­ных зна­че­ний в точке мак­си­маль­но­го уда­ле­ния от Земли.
2) По­тен­ци­аль­ная и пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия спут­ни­ка до­сти­га­ют мак­си­маль­ных зна­че­ний в точке ми­ни­маль­но­го уда­ле­ния от Земли.
3) По­тен­ци­аль­ная энер­гия до­сти­га­ет мак­си­маль­но­го зна­че­ния в точке мак­си­маль­но­го уда­ле­ния от Земли, пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия спут­ни­ка не­из­мен­на.
4) По­тен­ци­аль­ная энер­гия до­сти­га­ет мак­си­маль­но­го зна­че­ния в точке ми­ни­маль­но­го уда­ле­ния от Земли, пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия спут­ни­ка не­из­мен­на.

 

Презентация «Подготовка к ЕГЭ:Механическая работа. Мощность» по физике – проект, доклад

Презентацию на тему «Подготовка к ЕГЭ:Механическая работа. Мощность» можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Физика. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад — нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 11 слайд(ов).

Слайд 1

www.themegallery.com

Подготовка к ЕГЭ:Механическая работа. Мощность. Энергия.

Медведкова Мария Андреевна

Слайд 2

ЕГЭ 2011 . А 5. вариант 2.

Санки массой m тянут в гору с постоянной скоростью .Когда санки поднимутся на высоту h от первоначального положения .Их полная механическая энергия : 1) не изменится 2) увеличится на mgh 3) будет неизвестна ,т.к. не задан наклон горы 4) будет неизвестна ,т.к. не задан коэффициент трения

Слайд 3

Хоккейная шайба массой 160 г летит со скоростью 10 м/с.Какова ее кинетическая энергия 1) 1,6 Дж 2) 16 Дж 3) 0,8 Дж 4) 8 Дж

ЕГЭ 2011 . А 5. вариант 3.

Слайд 4

Первая пружина имеет жесткость 20 Н/м ,вторая -40 Н/м.Обе пружины растянуты на 1см.Отношение потенциальных энергий пружин 1) 1 2) 2 3)

ЕГЭ 2011 . А 5. вариант 4.

Слайд 5

Тело массой 1 кг ,брошенное с уровня земли вертикально вверх, упало обратно. Перед ударом о землю оно имело кинетическую энергию 200 Дж. С какой скоростью тело было брошено вверх? Сопротивлением воздуха пренебречь. 1) 10 м/с 2) 20 м/с 3) 30 м/с 4) 40 м/с

ЕГЭ 2011 . А 5. вариант 5.

Слайд 6

Парашютист спускается с неизменной скоростью ,а энергия его взаимодействия с Землей постепенно уменьшается . При спуске парашютиста 1)его потенциальная энергия полностью преобразуется в кинетическую энергию 2) его полная механическая энергия не меняется 3) его потенциальная энергия полностью преобразуется во внутреннюю энергию парашютиста и воздуха 4)его кинетическая энергия преобразуется в потенциальную

ЕГЭ 2011 . А 5. вариант 6.

Слайд 7

Лебедка равномерно поднимает груз массой 200 кг на высоту 3 м за 5 с .Какова мощность двигателя лебедки? 1) 120 Вт 2) 3000 Вт 3) 333 Вт 4) 1200 Вт

ЕГЭ 2011 . А 5. вариант 7.

Слайд 8

Тележка движется со скоростью 3 м/с .Ее кинетическая энергия равна 27 Дж.Какова масса тележки? 1) 6 кг 2) 9 кг 3) 18 кг 4) 81 кг

ЕГЭ 2011 . А 5. вариант 9.

Слайд 9

Камень массой 1 кг брошен вертикально вверх .В начальный момент времени его энергия была равна 200 Дж.На какую максимальную высоту поднимется камень ?Сопротивлением воздуха пренебречь . 1) 10 м 2) 200 м 3) 20 м 4) 2 м

ЕГЭ 2011 . А 5. вариант 10.

Слайд 10

Самое полное издание типовых вариантов заданий ЕГЭ. 2011 Физика. ФИПИ

Слайд 11

7 декабря 2010 года

Спасибо за внимание !

Парашютисты

В этой статье рассмотрены задачи, в которых присутствует как движение с постоянной скоростью, так и равноускоренное движение, а именно, падение тел. Также эти задачи включают и относительность движения, потому что парашютисты двигаются, и бросают тела относительно себя, а следовательно, их скорость относительно земли надо определить.

 

Задача 1. Парашютист, спускающийся равномерно со скоростью м/с, в момент, когда он находился на высоте м над поверхностью земли, бросил вертикально вниз небольшое тело со скоростью м/с относительно себя. Какой промежуток времени разделяет моменты приземления тела и парашютиста?

Проще всего определить время, которое потребуется парашютисту для приземления. Он двигается с постоянной скоростью, поэтому

   

Итак, парашютист приземлится через 20 с. Тело, очевидно, приземлится быстрее. Нам дана его скорость относительно парашютиста, найдем его скорость относительно земли: м/с. Это начальная скорость тела, а падать оно будет с ускорением , поэтому:

   

Корни этого квадратного уравнения:

   

Берем положительный корень:

   

Тогда разность времен полета тела и парашютиста составляет:

   

Ответ: 16,8 с.

 

Задача 2. Парашютист спускается равномерно со скоростью м/с. В какой-то момент времени парашютист подбрасывает вертикально вверх небольшое тело с начальной скоростью м/с относительно себя.  Какое расстояние окажется между парашютистом и телом, находящимся в высшей точке своего полета?

Для начала определим скорость тела относительно земли: м/с. Это начальная скорость тела, движение которого является равнозамедленным. В верхней точке полета скорость тела равна 0:

   

Отсюда находим максимальную высоту подъема:

   

Найдем время полета тела:

   

   

За это время парашютист успел пролететь м.

Поэтому между телом и парашютистом оказалось м.

Ответ: 1 м.

 

Задача 3. Парашютист, опускающийся равномерно со скоростью м/с, бросает вертикально вверх небольшое тело со скоростью м/с относительно себя. Через какое время после броска тело и парашютист вновь окажутся на одной высоте? Чему будет равна скорость тела в этот момент? На какой высоте относительно точки броска это произойдет?

Обратим внимание, что снова скорость тела дана относительно парашютиста. Относительно земли она будет равна м/с. С такой начальной скоростью тело взлетит на высоту

   

Время взлета тела вверх равно:

   

   

За это время парашютист пролетит м и тело с парашютистом будет разделять 3,75 м. На этом этапе решения можно записать формулу координаты тела и парашютиста, и затем приравнять ординаты, и из этого уравнения найти время. Уравнение движения парашютиста (начало координат совмещаем с брошенным им телом, ось направляем вниз, тогда ):

   

Уравнение движения тела (свободное падение без начальной скорости):

   

Приравниваем две координаты:

   

   

   

Корни этого квадратного уравнения:

   

Берем положительный корень:

   

Таким образом, время до встречи тела и парашютиста равно с.

Найдем скорость тела в этот момент:

   

Это – скорость тела относительно земли, а относительно парашютиста, следовательно, будет 15 м/c.

Поскольку за время 1,5 с парашютист пролетит 7,5 м, да еще 2,5 м он пролетел до достижения телом максимальной высоты, то встреча произойдет на 10 м ниже места броска.

Ответ: 2 с, 20 м/с, 10 м.

 

Веб-сайт класса физики

Парашютизм

Наблюдайте за движением парашютиста внизу. Когда парашютист падает, он сталкивается с силой сопротивления воздуха. Величина сопротивления воздуха зависит от двух переменных:

• Скорость парашютиста

  Когда парашютист падает, он ускоряется вниз, набирая скорость с каждой секундой. Увеличение скорости сопровождается увеличением сопротивления воздуха (как показано на анимации ниже).Эта сила сопротивления воздуха противодействует силе тяжести. По мере того как парашютист падает все быстрее и быстрее, сопротивление воздуха возрастает все больше и больше, пока не приблизится к величине силы тяжести. Как только сила сопротивления воздуха становится равной силе тяжести, баланс сил достигается, и парашютист больше не ускоряется. Говорят, что парашютист достиг предельной скорости.
  

• Площадь поперечного сечения парашютиста

  Парашютист в позе распростертого орла сталкивается с большим сопротивлением воздуха, чем парашютист, который принимает положение группировки или падает ногами (или головой) вперед.Большая площадь поперечного сечения аскайдайвера в распростертом положении орла приводит к большему сопротивлению воздуха и тенденции к более низкой конечной скорости. Важность площади поперечного сечения для прыжков с парашютом также демонстрируется использованием парашюта. Открытый парашют увеличивает площадь поперечного сечения падающего парашютиста и, таким образом, увеличивает сопротивление воздуха, с которым он сталкивается (как показано на анимации ниже). Когда парашют раскрывается, сопротивление воздуха преодолевает силу тяжести, направленную вниз.Чистая сила и ускорение падающего парашютиста направлены вверх. Восходящая чистая сила на падающий вниз объект заставит этот объект замедлиться. Таким образом, парашютист замедляется. По мере уменьшения скорости сопротивление воздуха также уменьшается, пока парашютист снова не достигнет предельной скорости.

---

Для получения дополнительной информации о физических описаниях движения посетите The Physics Classroom Tutorial. Подробная информация доступна по следующим темам:

Первый закон движения Ньютона

Второй закон движения Ньютона

Диаграммы свободного тела

Сравнение свободного паденияСопротивление воздуха

Чертеж диаграмм свободного тела

Диаграммы свободного тела — это диаграммы, используемые для отображения относительной величины и направления всех сил, действующих на объект в данной ситуации. Диаграмма свободного тела — это особый пример векторных диаграмм, которые обсуждались в предыдущем разделе. Эти диаграммы будут использоваться на протяжении всего нашего изучения физики. Размер стрелки на диаграмме свободного тела отражает величину силы.Направление стрелки показывает направление действия силы. Каждая стрелка силы на диаграмме помечена, чтобы указать точный тип силы. Обычно на диаграмме свободного тела объект представляет собой прямоугольник и стрелку силы проводят от центра прямоугольника наружу в направлении, в котором действует сила. Пример диаграммы свободного тела показан справа

На приведенной выше диаграмме свободного тела показаны четыре силы, действующие на объект. На объекты , а не обязательно всегда действуют четыре силы.Бывают случаи, когда количество сил, изображенных на диаграмме свободного тела, будет равно одному, двум или трем. Не существует жесткого правила относительно количества сил, которые должны быть изображены на диаграмме свободного тела. Единственное правило для рисования диаграмм свободного тела состоит в том, чтобы изобразить все силы, которые существуют для этого объекта в данной ситуации. Таким образом, для построения диаграмм свободного тела чрезвычайно важно знать различные типы сил. Если вам дано описание физической ситуации, начните с использования вашего понимания типов сил, чтобы определить, какие силы присутствуют.Затем определите направление, в котором действует каждая сила. Наконец, нарисуйте прямоугольник и добавьте стрелки для каждой существующей силы в соответствующем направлении; Обозначьте каждую стрелку силы в соответствии с ее типом. При необходимости обратитесь к списку сил и их описанию, чтобы понять различные типы сил и их соответствующие символы.

Мы хотели бы предложить … Иногда просто прочитать об этом недостаточно.Вы должны с ним взаимодействовать! И это именно то, что вы делаете, когда используете одно из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашей интерактивной диаграммы свободного тела. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Интерактивная диаграмма свободного тела позволяет учащемуся попрактиковаться в определении сил, действующих на объект, и выразить такое понимание путем построения диаграммы свободного тела.

Практика

Примените метод, описанный в параграфе выше, для построения диаграмм свободного тела для различных ситуаций, описанных ниже.Ответы показаны и объяснены внизу этой страницы.

1. Книга покоится на столе. Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
   
2. Гимнастка держится за перекладину, неподвижно подвешена в воздухе. Штанга поддерживается двумя веревками, прикрепленными к потолку. Изобразите силы, действующие на комбинацию гимнастки и перекладины. Смотрите ответ.
   
3. Яйцо свободно падает из гнезда на дереве.Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на яйцо при его падении. Смотрите ответ.
   
4. Белка-летяга летит (без крыла закрылков ) от дерева до земли с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Изобразите силы, действующие на белку. Смотрите ответ.
   
5. К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с ускорением вправо. Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха.Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
   
6. К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с постоянной скоростью. Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на книгу. Смотрите ответ.
   
7. Студент колледжа кладет рюкзак на плечо. Рюкзак неподвижно подвешивается на одной лямке с одного плеча. Изобразите вертикальные силы, действующие на рюкзак. Смотрите ответ.
   
8. Парашютист спускается с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Изобразите силы, действующие на парашютиста. Смотрите ответ.
   
9. Сила, приложенная вправо, чтобы тащить сани по рыхлому снегу с ускорением вправо. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на салазки. Смотрите ответ.
   
10. Футбольный мяч движется вверх к своей вершине после того, как игрок загрузил его .Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на футбольный мяч, когда он поднимается вверх к своей вершине. Смотрите ответ.
    
11. Автомобиль движется вправо и снижает скорость. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Изобразите силы, действующие на автомобиль. Смотрите ответ.

Ответы

Здесь показаны ответы на вышеупомянутое упражнение. Если вы испытываете трудности с рисованием диаграмм свободного тела, вам следует об этом позаботиться.Продолжайте просматривать список сил и их описание, а также эту страницу, чтобы получить удобство при построении диаграмм свободного тела.

1. Книга покоится на столе. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

2.Гимнастка, держась за перекладину, неподвижно висит в воздухе. Штанга поддерживается двумя веревками, прикрепленными к потолку. Изобразите силы, действующие на комбинацию гимнастки и перекладины. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

3. Яйцо свободно падает из гнезда на дереве.Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

4. Белка-летяга скользит (без крыла закрылков ) от дерева до земли с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

5.К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с ускорением вправо. Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

6. К книге прилагается сила, направленная вправо, чтобы перемещать ее по столу с постоянной скоростью.Учитывайте силы трения. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

7. Студент колледжа кладет рюкзак на плечо. Рюкзак неподвижно подвешивается на одной лямке с одного плеча. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

8.Парашютист спускается с постоянной скоростью. Учитывайте сопротивление воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

9. Сила, приложенная вправо, тянет сани по рыхлому снегу с ускорением вправо. Пренебрегайте сопротивлением воздуха.Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

10. Футбольный мяч движется вверх к своей вершине после того, как игрок загрузил его . Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

11.Автомобиль едет вправо и сбавляет скорость. Пренебрегайте сопротивлением воздуха. Диаграмма свободного тела для этой ситуации выглядит так:

Вернуться к вопросам

Вернуться к информации о диаграммах свободного тела

Возврат к онлайн-списку описаний сил

9.2 Механическая энергия и сохранение энергии — Физика

Задачи обучения раздела

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Объясните закон сохранения энергии в терминах кинетической и потенциальной энергии
• Выполните вычисления, связанные с кинетической и потенциальной энергией.Применяем закон сохранения энергии

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Цели обучения в этом разделе помогут вашим ученикам овладеть следующими стандартами:

• (6) Научные концепции. Учащийся знает, что в физической системе происходят изменения, и применяет законы сохранения энергии и количества движения. Ожидается, что студент:
  • (B) исследовать примеры кинетической и потенциальной энергии и их превращений;
  • (D) демонстрируют и применяют законы сохранения энергии и сохранения количества движения в одном измерении.

Кроме того, Руководство лаборатории по физике для старших классов рассматривает содержание этого раздела лаборатории под названием «Работа и энергия», а также следующие стандарты:

• (6) Научные концепции. Учащийся знает, что в физической системе происходят изменения, и применяет законы сохранения энергии и количества движения. Ожидается, что студент:
  • (В) исследовать примеры кинетической и потенциальной энергии и их превращений;
  • (D) продемонстрировать и применить законы сохранения энергии и сохранения количества движения в одном измерении.

Раздел Основные термины

закон сохранения энергии

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL] [OL] Начните с отличия механической энергии от других форм энергии. Объясните, почему общее определение энергии как способности выполнять работу имеет смысл с точки зрения любой из форм механической энергии. Обсудите закон сохранения энергии и развейте любые заблуждения, связанные с этим законом, такова идея о том, что движущиеся объекты просто естественным образом замедляются.Определите тепло, выделяемое трением, как обычное объяснение явных нарушений закона.

[AL] Начните обсуждение о том, как другие полезные формы энергии также превращаются в потраченное впустую тепло, например свет, звук и электричество. Постарайтесь научить студентов понимать тепло и температуру на молекулярном уровне. Объясните, что энергия, теряемая на трение, действительно преобразует кинетическую энергию на макроскопическом уровне в кинетическую энергию на атомном уровне.

Механическая энергия и сохранение энергии

Ранее мы видели, что механическая энергия может быть потенциальной или кинетической.В этом разделе мы увидим, как энергия трансформируется из одной из этих форм в другую. Мы также увидим, что в замкнутой системе сумма этих форм энергии остается постоянной.

Немного потенциальной энергии получает автомобиль с американскими горками и его пассажиры, когда они поднимаются на вершину первого холма. Помните, что часть этого термина с потенциалом и означает, что энергия была сохранена и может быть использована в другое время. Вы увидите, что эту накопленную энергию можно использовать для работы или преобразовать в кинетическую энергию.Например, когда объект, обладающий гравитационной потенциальной энергией, падает, его энергия преобразуется в кинетическую энергию. Помните, что и работа, и энергия выражаются в джоулях.

Вернитесь к рисунку 9.3. Объем работы, необходимой для подъема телевизора из точки A в точку B, равен количеству потенциальной энергии гравитации, которую телевизор получает от его высоты над землей. Обычно это верно для любого объекта, поднятого над землей. Если вся работа, выполняемая над объектом, используется для поднятия объекта над землей, объем работы равен приросту объекта в потенциальной энергии гравитации.Однако обратите внимание, что из-за работы, совершаемой трением, эти преобразования энергия-работа никогда не бывают идеальными. Трение вызывает потерю некоторой полезной энергии. В следующих обсуждениях мы будем использовать приближение, согласно которому преобразования происходят без трения.

Теперь посмотрим на американские горки на рис. 9.6. Была проделана работа на американских горках, чтобы добраться до вершины первого подъема; в этот момент американские горки обладают гравитационной потенциальной энергией. Он движется медленно, поэтому обладает небольшой кинетической энергией.Когда автомобиль спускается по первому склону, его PE преобразуется в KE . В нижней точке большая часть оригинального PE была преобразована в KE , а скорость максимальна. По мере того, как автомобиль движется вверх по следующему склону, часть KE трансформируется обратно в PE , и автомобиль замедляется.

Рис. 9.6 Во время этой поездки на американских горках происходит преобразование потенциальной энергии в кинетическую.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[OL] [AL] Спросите, имеют ли смысл определения энергии для класса, и постарайтесь выявить любые выражения недоумения или неправильных представлений.Помогите им совершить логический скачок: если энергия — это способность выполнять работу, логично, что она выражается в одной и той же единице измерения. Попросите учащихся назвать все возможные формы энергии. Спросите, помогает ли это им понять природу энергии. Спросите, есть ли у них проблемы с пониманием того, как могут работать некоторые формы энергии, например солнечный свет.

[BL] [OL] Вы можете ввести понятие контрольной точки как начальной точки движения. Свяжите это с началом координатной сетки.

[BL] Дайте понять, что энергия — это другое свойство с разными единицами, чем сила или мощность.

[OL] Помогите учащимся понять, что скорость, с которой доставляется телевизор, не входит в расчет PE . Предполагается, что скорость постоянна. Любой KE из-за увеличения скорости подачи будет потерян при остановке движения.

[BL] Убедитесь, что есть четкое понимание различия между кинетической и потенциальной энергией, а также между скоростью и ускорением.Объясните, что слово потенциал означает, что энергия доступна, но это не означает, что должен использовать или будет использоваться .

Virtual Physics

Energy Skate Park Basics

Это моделирование показывает взаимосвязь кинетической и потенциальной энергии в сценарии, аналогичном американским горкам. Наблюдайте за изменениями в KE и PE , щелкая по полям гистограммы. Также попробуйте три скейт-парка разной формы.Перетащите фигуриста на дорожку, чтобы запустить анимацию.

Проверка захвата

Это моделирование (http://phet.colorado.edu/en/simulation/energy-skate-park-basics) показывает, как связаны кинетическая и потенциальная энергии, в сценарии, аналогичном американским горкам. Наблюдайте за изменениями в KE и PE, нажимая на поля гистограммы. Также попробуйте три скейт-парка разной формы. Перетащите фигуриста на дорожку, чтобы запустить анимацию. Гистограммы показывают, как KE и PE преобразуются взад и вперед.Какое утверждение лучше всего объясняет, что происходит с механической энергией системы при увеличении скорости?

1. Механическая энергия системы увеличивается при отсутствии потерь энергии из-за трения. Энергия преобразуется в кинетическую при увеличении скорости.
2. Механическая энергия системы остается постоянной при условии отсутствия потерь энергии из-за трения. Энергия преобразуется в кинетическую при увеличении скорости.
3. Механическая энергия системы увеличивается при отсутствии потерь энергии из-за трения. Энергия преобразуется в потенциальную при увеличении скорости.
4. Механическая энергия системы остается постоянной при условии отсутствия потерь энергии из-за трения. Энергия преобразуется в потенциальную при увеличении скорости.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

На этой анимации показаны преобразования между KE и PE , а также изменение скорости в процессе.Позже мы можем вернуться к анимации, чтобы увидеть, как трение преобразует часть механической энергии в тепло и как сохраняется общая энергия.

На настоящих американских горках бывает много взлетов и падений, и каждый из них сопровождается переходами между кинетической и потенциальной энергией. Предположим, что на трение не теряется энергия. В любой момент поездки общая механическая энергия одинакова и равна энергии, которую автомобиль имел на вершине первого подъема. Это результат закона сохранения энергии, который гласит, что в замкнутой системе сохраняется полная энергия, то есть она постоянна.Используя индексы 1 и 2 для обозначения начальной и конечной энергии, этот закон выражается как

KE1 + PE1 = KE2 + PE2.KE1 + PE1 = KE2 + PE2.

Каждая сторона равна общей механической энергии. Фраза в закрытой системе означает, что мы предполагаем, что энергия не теряется в окружающую среду из-за трения и сопротивления воздуха. Если мы проводим расчеты для плотных падающих объектов, это хорошее предположение. Для американских горок это предположение вносит некоторую неточность в расчет.

Расчеты с использованием механической энергии и сохранения энергии

Советы для успеха

При вычислении работы или энергии используйте метры для расстояния, ньютоны для силы, килограммы для массы и секунды для времени. Это гарантирует, что результат будет выражен в джоулях.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL] [OL] Поразите ученикам значительный объем работы, необходимой для того, чтобы привести автомобиль-американские горки к вершине первой, наивысшей точки.Сравните это с объемом работы, который потребуется, чтобы подняться на вершину американских горок. Спросите учащихся, почему они могут чувствовать усталость, если им пришлось идти или взбираться на вершину американских горок (они должны использовать энергию, чтобы приложить силу, необходимую для перемещения их тела вверх против силы тяжести). Убедитесь, что учащиеся могут правильно предсказать, что отношение массы автомобиля к массе человека будет соотношением проделанной работы и полученной энергии (например, если масса автомобиля в 10 раз больше массы человека, объем работы, необходимой для переместить машину на вершину холма будет в 10 раз больше работы, необходимой для подъема на холм).

Watch Physics

Сохранение энергии

В этом видео обсуждается преобразование PE в KE и сохранение энергии. Сценарий очень похож на американские горки и скейт-парк. Это также хорошее объяснение изменений энергии, изученных в лаборатории моментальных снимков.

Поддержка учителя

Поддержка учителя

Перед показом видео просмотрите все уравнения, касающиеся кинетической и потенциальной энергии и сохранения энергии.Также убедитесь, что учащиеся имеют качественное представление о происходящем преобразовании энергии. Вернитесь в лабораторию моментальных снимков и лабораторию моделирования.

Проверка захвата

Вы ожидали, что скорость внизу склона будет такой же, как при падении объекта прямо вниз? Какое утверждение лучше всего объясняет, почему это не совсем так в реальных жизненных ситуациях?

1. Скорость была такой же в сценарии в анимации, потому что объект скользил по льду, где есть большое трение.В реальной жизни большая часть механической энергии теряется в виде тепла из-за трения.
2. Скорость была такой же в сценарии в анимации, потому что объект скользил по льду, где есть небольшое трение. В реальной жизни большая часть механической энергии теряется в виде тепла из-за трения.
3. Скорость была такой же в сценарии в анимации, потому что объект скользил по льду, где есть большое трение.В реальной жизни механическая энергия не теряется из-за сохранения механической энергии.
4. Скорость была такой же в сценарии в анимации, потому что объект скользил по льду, где есть небольшое трение. В реальной жизни механическая энергия не теряется из-за сохранения механической энергии.

Рабочий пример

Применение закона сохранения энергии

Камень весом 10 кг падает со скалы высотой 20 м.Какова кинетическая и потенциальная энергия при падении камня на 10 м?

Стратегия

Выберите уравнение.

KE1 + PE1 = KE2 + PE2KE1 + PE1 = KE2 + PE2

9,4

КЕ = 12мв2; PE = mghKE = 12мв2; PE = mgh

9,5

12mv12 + mgh2 = 12mv22 + mgh312mv12 + mgh2 = 12mv22 + mgh3

9,6

Перечислите известные.

м = 10 кг, v ₁ = 0, г = 9.80

h ₁ = 20 м, h ₂ = 10 м

Определите неизвестные.

KE ₂ и PE ₂

Подставьте известные значения в уравнение и решите относительно неизвестных переменных.

Решение

PE2 = mgh3 = 10 (9,80) 10 = 980 JPE2 = mgh3 = 10 (9,80) 10 = 980 Дж

9,8

KE2 = PE2− (KE1 + PE1) = 980 — {[0− [10 (9.80) 20]]} = 980 JKE2 = PE2− (KE1 + PE1) = 980 — {[0− [10 (9.80) 20] ]} = 980 Дж

9,9

Обсуждение

В качестве альтернативы можно было бы решить уравнение сохранения энергии для v ₂ и KE ₂ .Обратите внимание, что м и также могут быть устранены.

Советы для успеха

Обратите внимание, что мы можем решить многие проблемы, связанные с преобразованием между KE и PE , не зная массы рассматриваемого объекта. Это потому, что кинетическая и потенциальная энергия пропорциональны массе объекта. В ситуации, когда KE = PE , мы знаем, что м g h = (1/2) м v ² .

Разделив обе стороны на м и переставив, получим соотношение

2 г h = v ² .

Поддержка учителя

Поддержка учителя

Кинетическая и потенциальная энергия пропорциональны массе объекта. В ситуации, когда KE = PE , мы знаем, что м g h = (1/2) м v ² .Разделив обе стороны на м и переставив, получим соотношение 2 g h = v ² .

Практические задачи

5.

Ребенок скатывается с детской горки. Если высота горки 3 м, а вес ребенка 300 Н, сколько потенциальной энергии находится у ребенка в верхней части горки? (Круглый г до 10 м / с 2,10 м / с2.)

1. 0 Дж
2. 100 Дж
3. 300 Дж
4. 900 Дж

6.

Яблоко на яблони весом 0,2 кг имеет потенциальную энергию 10 Дж. Оно падает на землю, превращая весь свой PE в кинетическую энергию. Какова скорость яблока перед тем, как оно упадет на землю?

1. 0 м / с
2. 2 м / с
3. 10 м / с
4. 50 м / с

Snap Lab

Преобразование потенциальной энергии в кинетическую

В этом упражнении вы рассчитаете потенциальную энергию объекта и спрогнозируете скорость объекта, когда вся эта потенциальная энергия будет преобразована в кинетическую энергию.Затем вы проверите свой прогноз.

Вы будете сбрасывать предметы с высоты. Обязательно держитесь на безопасном расстоянии от края. Не наклоняйтесь слишком далеко через перила. Убедитесь, что вы не роняете предметы в место, где проезжают люди или автомобили. Убедитесь, что падающие предметы не вызовут повреждений.

Вам понадобится:

Материалы для каждой пары учеников:

• Четыре шарика (или аналогичные маленькие, плотные предметы)
• Секундомер

Материалы для класса:

• Метрическая рулетка достаточной длины для измерения выбранной высоты
• Масштаб

Инструкции

Процедура

1. Работа с партнером.Найдите и запишите массу четырех маленьких плотных объектов в каждой группе.
2. Выберите место, где предметы можно будет безопасно сбрасывать с высоты не менее 15 метров. Хорошо подойдет мост через воду с безопасной пешеходной дорожкой.
3. Измерьте расстояние, на которое объект упадет.
4. Рассчитайте потенциальную энергию объекта перед тем, как его уронить, используя PE = м г ч = (9.80) мч.
5. Предскажите кинетическую энергию и скорость объекта, когда он приземлится, используя PE = KE и, следовательно, mgh = mv22; v = 2 (9.80) h = 4.43h.mgh = mv22; v = 2 (9.80) h = 4.43h.
6. Один партнер роняет предмет, а другой измеряет время, необходимое для его падения.
7. По очереди будьте капельницей и таймером, пока не сделаете четыре измерения.
8. Усредните ваше падение, умноженное на, и рассчитайте скорость объекта, когда он приземлился, используя v = a t = g t = (9.80) t .
9. Сравните ваши результаты с вашим прогнозом.

Поддержка учителя

Поддержка учителя

Перед тем, как учащиеся приступят к лабораторной работе, найдите ближайшее место, где предметы можно безопасно уронить с высоты не менее 15 м.

По мере того, как учащиеся работают в лаборатории, поощряйте партнеров лаборатории обсуждать свои наблюдения. Поощряйте их обсуждать различия в результатах между партнерами. Спросите, есть ли какая-то путаница в используемых ими уравнениях и кажутся ли они верными на основе того, что они уже узнали о механической энергии.Попросите их обсудить эффект сопротивления воздуха и то, как плотность связана с этим эффектом.

Проверка захвата

Эксперименты Галилея доказали, что, вопреки распространенному мнению, тяжелые предметы не падают быстрее легких. Как уравнения, которые вы использовали, подтверждают этот факт?

1. Тяжелые объекты не падают быстрее легких, потому что при сохранении механической энергии системы член массы аннулируется, и скорость не зависит от массы.В реальной жизни изменение скорости различных объектов наблюдается из-за ненулевого сопротивления воздуха.
2. Тяжелые объекты не падают быстрее легких, потому что при сохранении механической энергии системы массовый член не отменяется, а скорость зависит от массы. В реальной жизни изменение скорости различных объектов наблюдается из-за ненулевого сопротивления воздуха.
3. Тяжелые объекты не падают быстрее легких, потому что при сохранении механической энергии в системе член массы аннулируется, и скорость не зависит от массы.В реальной жизни изменение скорости различных объектов наблюдается из-за нулевого сопротивления воздуха.
4. Тяжелые объекты не падают быстрее легких, потому что при сохранении механической энергии системы массовый член не отменяется, а скорость зависит от массы. В реальной жизни изменение скорости различных объектов наблюдается из-за нулевого сопротивления воздуха.

Проверьте свое понимание

7.

Опишите преобразование между формами механической энергии, которое происходит с падающим парашютистом перед раскрытием его парашюта.

1. Кинетическая энергия преобразуется в потенциальную.
2. Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.
3. Работа превращается в кинетическую энергию.
4. Кинетическая энергия превращается в работу.

8.

Верно или неверно — если камень подбросить в воздух, увеличение высоты увеличит кинетическую энергию камня, а затем увеличение скорости при падении на землю увеличит его потенциальную энергию.

1. Истинно
2. Ложь

9.

Определите эквивалентные термины для накопленной энергии и энергии движения .

1. Накопленная энергия — это потенциальная энергия, а энергия движения — это кинетическая энергия.
2. Энергия движения — это потенциальная энергия, а запасенная энергия — это кинетическая энергия.
3. Запасенная энергия — это потенциальная, а также кинетическая энергия системы.
4. Энергия движения — это как потенциальная, так и кинетическая энергия системы.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Используйте вопросы «Проверьте свое понимание», чтобы оценить достижения учащимися учебных целей раздела. Если учащиеся не справляются с какой-либо конкретной целью, «Проверьте свое понимание» поможет определить, какая из них и направит студентов к соответствующему содержанию.

ASTEL — FYKE-opas

4. ЭНЕРГИЯ СОХРАНЯЕТСЯ И ПЕРЕДАЕТСЯ НО ВСЕГДА СОХРАНЯЕТСЯ Сохранение энергии

Энергия связана со всеми природными явлениями, а также со многими темы в публичных обсуждениях. Вся продукция и собственно вся мировая экономика зависит от энергии. Возможность потреблять энергию, что имеется достаточно энергоресурсов по разумной цене, жизненно важно для человечества.

В природных явлениях энергия накапливается, передается и преобразуется. Там это конвекция энергии в движущихся жидкостях и газах. Движущиеся твердые тела так же как волны несут энергию. Электромагнитное излучение несет энергию и тепло передается от более высокой температуры к более низкой температуре. Однако общее количество энергии сохраняется во всех явлениях. Энергия не создается и не может исчезнуть.Это принцип сохранения энергии, охватывающей все природные явления в нормальных условиях.

Принцип сохранения энергии: Энергия не может быть создано и уничтожено.

Энергия может быть преобразована из одной формы в другую, но плановое преобразование процесс иногда бывает легким, иногда трудным или даже невозможным.Энергия формы, которые легко преобразовать в другие формы энергии, иногда классифицируется как бесплатная энергия. Свободную энергию можно легко использовать при беге. полезные процессы. К таким формам энергии относятся кинетическая энергия, излучение. энергия и тепло. Ограниченная энергия так или иначе накапливается и он должен быть освобожден, прежде чем его можно будет использовать. Например, еда содержит химическая энергия, которая преобразуется в процессах пищеварения в тепловую и механическая энергия.Механическая энергия бывает кинетической или потенциальной. энергия. Эти формы энергии чередуются, например, в маятнике или качать.

Преобразование энергии из одной формы в другую можно визуализировать с помощью энергетическая диаграмма. На такой диаграмме есть два раздела, представляющие количество различных видов энергии в начале (слева) и в конце (справа) состояние процесса. Процессы преобразования энергии показаны стрелками.Проиллюстрирован принцип энергосбережения. при одинаковой высоте секций.

Преобразование энергии при падении яблока с дерева.

Зеленые растения могут преобразовывать энергию солнечного излучения в процессах фотосинтеза частично на химическую энергию. Одновременно происходит некоторая энергия излучения. поглощается растениями в виде тепла.

В процессе фотосинтеза солнечное излучение преобразуется и сохраняется в виде химического вещества. энергия.

В процессах горения химическая энергия преобразуется в тепло (тепловое энергии) и свет, который в конечном итоге вернется в виде излучения во внешнюю Космос.

Химическая энергия преобразуется в свет и тепло при сжигании дров.

При поднятии яблока происходит преобразование некоторой химической энергии, хранящейся в мышцах. потенциальной энергии яблока.Наличие потенциальной энергии означает, что у тела больше энергии, чем на земле. Таким образом, он мог например, опуститесь вниз и получите кинетическую энергию. Мы указываем в первом раздел энергетической диаграммы начальная химическая энергия, запасенная в мышцы и в последнем разделе потенциальная энергия яблока. В стрелке, обозначающей процесс, пишем «подъем», описывающий что мы сделали.

При поднятии яблока химическая энергия, запасенная в мышцах, преобразуется потенциальной энергии яблока.

Когда вы толкаете или тянете тело, контактное взаимодействие передает энергию. от вас к телу. Сделанная вами работа (сила, умноженная на расстояние, на которое переместилось тело) указывает, сколько энергии было передано.

Кинетическая энергия

Когда вы пинаете простой самокат на более высокой скорости (по ровной поверхности), химическая энергия в ваших мышцах преобразуется в кинетическую энергию самокат и себя, а также греться при выигрыше трения и прочего силы сопротивления.Когда самокат движется, трение в подшипниках скутера, сопротивление воздуха и другие силы сопротивления работают на замедление движение. Энергия должна передаваться постоянно, непрерывно ударяя ногой. преодолеть эти силы, если вы хотите сохранить скорость. Подшипники для скутеров, тротуар и окружающий воздух нагреваются, хотя обычно это непросто наблюдать или измерять.

Если у вас есть два человека, которые едут на тандемном самокате, вам придется в мышцах накапливается больше химической энергии для достижения той же скорости, поскольку у вас есть более тяжелая масса, чтобы двигаться.Кроме того, если вы хотите более высокую скорость, у вас есть использовать больше энергии.

Движущееся тело обладает кинетической энергией, зависящей от его массы и скорости.

Люди получают необходимую энергию из пищи. Например химическая энергия, хранящаяся в яблоке, используется и преобразуется в кинетическую энергия при ходьбе.

Потенциальная энергия

Парашютист поднимается на большую высоту самолетом, чтобы ему спрыгнуть. Самолет использует химическую энергию, запасенную в топливе, и преобразует ее в своих двигателях в механическую энергию для набора скорости и высоты. Следовательно, часть используемой химической энергии была преобразована к потенциальной энергии парашютиста.Эта потенциальная энергия зависит от массы парашютиста и высоты. Когда парашютист прыгает с самолета, его потенциальная энергия начинает преобразовываться в кинетическая энергия и частично также тепло из-за сопротивления воздуха. Сопротивление воздуха быстро растет с большей скоростью, поэтому парашютист скоро спустится на постоянной скорости. Сильная турбулентность воздуха, вызванная падающим парашютистом своим парашютом нагревает воздух.Вы можете связать это потепление из-за трения сил на ощущение тепла при потирании рук. В этот процесс падения потенциальной энергии преобразуется в тепловую энергию. Однако жара не вызывает заметного потепления воздуха или парашютиста.

Потенциальная энергия тела — это запасенная энергия, которая в дальнейшем может быть использована. для разных целей и его величина зависит от его массы и местоположения (высота).

Когда яблоко падает, его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. энергия.

Химическая энергия

Когда вы что-то поднимаете, скажем, яблоко, ваши мышцы работают. Мышцы берут энергия, в которой они нуждаются из пищи. В пище энергия хранится в виде химического вещества. энергия, которая преобразуется в процессах пищеварения и мышечной функции для таких действий, как дыхание, движение и подъем.Мы говорим энергии, запасенной и используемой мышцами.

Растения используют фотосинтез для усвоения энергии солнечного излучения. В фотосинтез углекислый газ в воздухе и вода в почве объединяются реагировать и образовывать сахар. Таким образом, солнечная энергия хранится в химических соединениях. в растениях. Когда сжигается растение, например дрова, химическая энергия преобразуется в тепло. В реакциях горения исходный снова образуются соединения углекислого газа и воды.

Химическая энергия хранится в химических соединениях. Такие соединения найден, например, в растениях, мышцах, масле, угле и электрических батареях.

Исследования различных форм энергии

Механическая энергия

Расследование 1.
Кинетическая энергия мрамора.

Материалы
— шарики разного размера
— деревянный брусок или спичечный коробок
— бумажка

Сверните из листа бумаги тюбик размером с мрамор и используйте его для направления шарики сквозь него попадают в цель.Поставьте шарик, чтобы катиться через трубка на полу. Регулируйте скорость мрамора, изменяя наклон трубка и начальная высота мрамора.

Положите деревянный брусок на пол. Медленно катайте шарик, чтобы блокировать.
Что вы наблюдаете?
Объясните причины своих наблюдений.

Возьмите шарик побольше (тяжелее) и повторите предыдущий эксперимент.
Что вы наблюдаете?
Объясните причины своих наблюдений.
(ЗАПИШИТЕ ОБЪЯСНЕНИЯ)

Исследование 2. Потенциальная энергия мрамор

Материалы
— шарики разного размера
— деревянные или бумажные шары аналогичного размера
— вода в миске

Бросьте шарик в воду с разной высоты.
Что вы наблюдаете?
Объясните причины своих наблюдений.

Бросить в воду шарик и деревянный или бумажный шарик одинакового размера. с той же высоты.
Что вы наблюдаете?
Объясните причины своих наблюдений.

(ЗАПИШИТЕ ОБЪЯСНЕНИЯ)

Химическая, электрическая энергия и свет

Картофель как источник света

Материалы

— 3-5 сырого картофеля
— гвозди цинковые
— гвозди медные
— провода с разъемами типа «крокодил»
— низковольтные светодиоды (1.7-1,9 В)

LED (Light Emitting Diode) — полупроводниковый компонент, излучающий свет. когда через него проходит электрический ток. Они потребляют гораздо меньше энергии чем лампы накаливания. В настоящее время они используются для множества целей. в электронных устройствах и т. д. Их можно использовать очень долго.

1. Вставьте в картофель цинковые и медные гвозди, как показано на рисунке выше. и кладем в ряд три картофелины.Соедините медный гвоздь середины картофель к цинковому гвоздю внешнего картофеля и цинковому гвоздю средний картофель к медному ногтю другого внешнего картофеля. Соединять «свободные» гвозди от внешнего картофеля к «ногам» светодиода. Если светодиод не горит, замените соединительные провода на друг друга. Если даже сейчас нет света, добавьте одну картофелину аналогичным образом. и попробуй еще раз.

— нарисуйте схему и объясните, что вы наблюдаете.

Не могли бы вы заменить картошку чем-нибудь другим? Постарайтесь, чтобы светодиод светился.

2. Поэкспериментируйте, пытаясь выяснить причины повышения или снижение напряжения в различных типах элементов и батарей. Вам нужно здесь вольтметры, амперметры, гвозди или проволока из разных металлов, корней, плодов пр.
— Узнайте, когда вы получите самое высокое напряжение.
— Узнай, когда у тебя нет напряжения.

Назначения

13. Какие общие черты и какие отличия имеют аккумуляторы / заряжаемые батареи и обычные сухие элементы / батареи.

14. Напишите список приборов, в которых есть внутреннее напряжение.

15. Объясните, где на рисунке ниже а) напряжение, б) ток. Какая причина, каков результат?

Механическая и тепловая энергия

Расследование 1.Тепловая энергия от механическая и химическая энергия

Потрите руки вместе. Хлопайте в ладоши. Как хранится химическая энергия в ваших мышцах конвертируется?

Вставайте на стул.
Объясните, как преобразуется химическая энергия, хранящаяся в ваших мышцах. сейчас же?

Встаньте на стул и быстро спрыгните 20 раз подряд.
Объясните, как преобразуется химическая энергия, хранящаяся в ваших мышцах. в этом случае?

(ЗАПИШИТЕ ОБЪЯСНЕНИЯ)

Сохранение энергии в повседневных явлениях

Передача энергии электрическим током

Большая часть энергии потребляется дома, в школе, а также на работе а промышленность находится в форме электроэнергии.Передача электроэнергии экономичен даже на большие расстояния. Линии передачи высокого напряжения не тратьте впустую большой процент энергии. Таким образом можно найти большие тепловые электростанции в удаленных районах и использование линий электропередачи предоставить потребителям доступ к энергоресурсам. Это часто важно по экологическим причинам и в целях безопасности (особенно для ядерной энергетики заводы и установки, использующие уголь).

Передача и преобразование электроэнергии стали обычным делом даже в мелкомасштабных повседневных явлениях. Электрическая батарея и небольшая электрическая лампы образуют простую электрическую цепь в факеле. Лампочка на самом деле небольшая лампа накаливания и при свечении преобразует около 93% электрическая энергия на тепло и только 7% на свет. Энергия берется из химическая энергия, хранящаяся в батарее.

Нарисуйте энергетическую диаграмму замкнутой электрической цепи, образованной лампочка и аккумулятор:

1. Батарея обеспечивает энергией электрическую цепь. Источник из этой энергии происходят химические реакции в батарее.
2. При свечении лампочка излучает свет и тепло.
3. Стрелка на энергетической диаграмме указывает на передачу энергии. электрическим током.

Кинетическая энергия автомобиля

Старомодный автомобиль часто бывает тяжелее современного гоночного автомобиля.Тем не мение, гоночный автомобиль имеет гораздо более высокую максимальную скорость и, следовательно, гораздо более высокий максимальная кинетическая энергия.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика основана на потенциальной энергии текущей воды. вниз с гор, холмов и водоемов. Чем выше падение, тем больше кинетическая энергия, которую имеет вода при ударе лопастей турбины.Вода турбина может вращаться с очень высокой скоростью, и она снова запускает генератор. Генератор является источником электрического тока.

Энергия ветра

Производство энергии на ветряной электростанции основано на использовании кинетической энергии дующего ветра.

Производство электроэнергии в тепловых электростанциях завод

На тепловой электростанции такое топливо, как уголь, нефть, природный газ или торф, сожгли до огня и вскипятить воду. Произведенный пар направляется в турбину, которая работает генератор, производящий электричество.

Принцип работы атомной электростанции аналогичен, но источник тепло находится в ядерных реакциях.Ядра урана расщепляются в процессах деления при попадании нейтронов. Эти процессы выделяют много тепла, которое используется вскипятить воду.

Метеориты встречаются с трением в атмосфере

Трение нагревает движущиеся тела. Когда метеорит попадает во внешние слои В нашей атмосфере она теряет кинетическую энергию из-за сопротивления воздуха. Трение заставляет нагреть его до такой высокой температуры, что он загорится.Свет испускаемый светящимся метеоритом выглядит как падающая звезда.

Энергия в продуктах питания в сравнении с потреблением

Единица измерения энергии — джоуль (1Дж). Это довольно маленькая единица, поэтому мы часто используют килоджоуль (1кДж = 1000Дж).

Пища хранит в себе химическую энергию. Ниже мы перечисляем продукты питания порции с энергоемкостью около 400 кДж.

1 чашка кофе с сахаром и сливками
2 ложки сахара
1 жареное яйцо
1 большой стакан цельного молока
35 г сыра
1 большая чашка колы
1 плитка шоколада
50 г говядины
6 картофельных чипсов
Картофель фри 5 штук
1 порция мороженого

Соответственно, потребление энергии в следующих видах деятельности для 30 минут это:

медленные беговые лыжи 1400 кДж
играет в футбол 1100kJ
гребля 1500 кДж
езда на велосипеде 1100кДж
плавание (ползание) 1700 кДж
бег 1400кДж
ходьба 600 кДж

История концепции энергетики

Энергия как научная концепция является результатом разработки более несколько веков.Галилео Галилей изучал движение тел в 16 веке. века и путем экспериментов пришли к принципу сохранения механической энергии. Этот принцип указывает на то, что когда тело движется под действием гравитации он имеет переменную кинетическую и потенциальную энергию. суммы, преобразующие одно в другое, но их сумма, полная энергия сохраняется.

Тепло исторически является второй отправной точкой энергетических исследований.англичанин Брук Тейлор изучал в начале 18 века, как температура изменяется при смешивании жидкостей изначально при разных температурах. шотландец Джозеф Блэк интерпретировал результаты Тейлора, заявив в 1760-х годах, что количество тепла сохраняется в тепловых явлениях и что каждое вещество имеет типичную удельную теплоемкость.

Движение и тепловые явления сначала изучались отдельно как они не должны были иметь никакой связи.Однако Юлиус Майер из Германии опубликовал в 1842 г. принцип сохранения энергии включая механическую и тепловую энергию. Джеймс Джоуль (англичанин) тщательно изучил эквивалентность механической и тепловой энергии в 1840-х гг. Этот принцип сохранения энергии впоследствии часто известен. как закон Джоуля.

Позднее химические и электромагнитные формы энергии были включены в принцип энергосбережения.Общий принцип сохранения энергии охватывающий все формы энергии был впервые опубликован Германом фон Гельмгольцем. (Немецкий) в 1847 г.

Когда мы принимаем во внимание атомную структуру вещества, мы можем сформулировать новые объединяющие идеи: тепло (тепловую энергию) можно интерпретировать как кинетическую энергия атомов и молекул. Химическая энергия интерпретируется как потенциальная энергия атомов во взаимном взаимодействии и аналогично ядерная энергия равна потенциальная энергия элементарных частиц внутри ядер.Тем не менее принцип сохранения энергии остается прежним: сумма всех формы энергии не меняется.

Значительное дополнение к концепции энергии было внесено Альбертом. Эйнштейн (немецкий / швейцарский / американский) в своей специальной теории относительности в 1905 году. Эта теория утверждает, что масса и энергия связаны друг с другом. по формуле E = mc2. Таким образом, общая масса-энергия тела состоит из его массы в состоянии покоя, его кинетической энергии и суммы его потенциальная энергия во всех соответствующих взаимодействиях.Обобщенный принцип закона сохранения утверждает, что эта масса-энергия сохраняется.

Назначения

1. Нарисуйте энергетические диаграммы, иллюстрирующие передачу и преобразование энергии. в следующих ситуациях:
а. Карандаш падает на пол со стола.
б. Сумку поднимают на стол.
c. Вода кипятится в чайнике.
d.На столе горит свеча.
е. Вы потираете руки вместе.
2. Узнайте путь энергии от солнца к тепловой энергии чая. в чашке. Нарисуйте энергетическую диаграмму, иллюстрирующую процесс.
3. Опишите природные явления, в которых энергия а) накапливается и б) выделяется. Проиллюстрируйте эти явления с помощью энергетической диаграммы.
4. Обсудите, когда в повседневных ситуациях у вас (вашего тела) кинетический энергия и / или потенциальная энергия.

(ЗАПИШИТЕ ОБЪЯСНЕНИЯ)

Сил сопротивления | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Выразите математически силу сопротивления.
• Обсудите применение силы сопротивления.
• Определите конечную скорость.
• Определите конечную скорость с учетом массы.

Еще одна интересная сила в повседневной жизни — это сила сопротивления объекта, когда он движется в жидкости (газе или жидкости). Вы чувствуете силу сопротивления, когда двигаете рукой по воде. Вы также можете почувствовать это, если пошевелите рукой во время сильного ветра. Чем быстрее вы двигаете рукой, тем труднее двигаться. Вы чувствуете меньшую силу сопротивления, когда наклоняете руку так, чтобы через нее проходила только сторона — вы уменьшили площадь руки, обращенную в направлении движения.Как и трение, сила сопротивления всегда противодействует движению объекта. В отличие от простого трения, сила сопротивления пропорциональна некоторой функции скорости объекта в этой жидкости. Эта функция сложна и зависит от формы объекта, его размера, его скорости и жидкости, в которой он находится. Для большинства крупных объектов, таких как велосипедисты, автомобили и бейсбольные мячи, которые движутся не слишком медленно, величина силы сопротивления F _D оказывается пропорциональным квадрату скорости объекта.2 \\ [/ latex], где C, — коэффициент лобового сопротивления, A, — площадь объекта, обращенного к жидкости, а ρ — плотность жидкости. (Напомним, что плотность — это масса на единицу объема.) Это уравнение также можно записать в более обобщенном виде как F _D = bv ² , где b — постоянный эквивалент 0,5 CρA . Мы установили показатель степени n для этих уравнений равным 2, потому что, когда объект движется с высокой скоростью в воздухе, величина силы сопротивления пропорциональна квадрату скорости.2 \ [/ латекс],

, где C — коэффициент лобового сопротивления, A — площадь объекта, обращенного к жидкости, а ρ — плотность жидкости.

Спортсмены, а также дизайнеры автомобилей стремятся уменьшить силу сопротивления, чтобы сократить время гонки. (См. Рисунок 1). «Аэродинамическая» форма автомобиля может уменьшить силу сопротивления и, таким образом, увеличить расход топлива автомобиля.

Рис. 1. От гоночных автомобилей до гонщиков по бобслею аэродинамические формы имеют решающее значение для достижения максимальной скорости.Бобслей созданы для скорости. Они имеют форму пули с зауженными ребрами. (Источник: армия США, через Wikimedia Commons)

Значение коэффициента лобового сопротивления C определяется эмпирическим путем, обычно с использованием аэродинамической трубы. (См. Рисунок 2).

Рис. 2. Исследователи НАСА тестируют модель самолета в аэродинамической трубе. (кредит: НАСА / Эймс)

Коэффициент лобового сопротивления может зависеть от скорости, но мы предполагаем, что здесь он постоянный. В таблице 1 перечислены некоторые типичные коэффициенты сопротивления для различных объектов.Обратите внимание, что коэффициент лобового сопротивления — безразмерная величина. На скоростях по шоссе более 50% мощности автомобиля используется для преодоления сопротивления воздуха. Самая экономичная крейсерская скорость составляет около 70–80 км / ч (около 45–50 миль / ч). По этой причине во время нефтяного кризиса 1970-х годов в Соединенных Штатах максимальная скорость на автомагистралях была установлена ​​на уровне около 90 км / ч (55 миль / ч).

Таблица 1. Значения коэффициента сопротивления Типичные значения коэффициента сопротивления C .
ОБЪЕКТ	С
Профиль	0.05
Тойота Камри	0,28
Форд Фокус	0,32
Honda Civic	0,36
Ferrari Testarossa	0,37
Пикап Dodge Ram	0,43
Сфера	0,45
Hummer h3 внедорожник	0,64
Парашютист (ноги вперед)	0,70
Велосипед	0.90
Парашютист (горизонтальный)	1,0
Круглая плоская пластина	1,12

Рис. 3. Боди, например, этот гоночный костюм LZR, были признаны мировыми рекордами после их выпуска в 2008 году. Более гладкая «кожа» и большее усилие сжатия на теле пловца обеспечивают как минимум на 10% меньшее сопротивление. (Источник: НАСА / Кэти Барнсторфф)

В спортивном мире ведутся серьезные исследования, направленные на уменьшение лобового сопротивления.Ямочки на мячах для гольфа модернизируются, как и одежда спортсменов. Велогонщики, а также некоторые пловцы и бегуны носят полные боди. Австралийка Кэти Фриман на Олимпийских играх 2000 года в Сиднее надела полный костюм и выиграла золотую медаль в беге на 400 метров. Многие пловцы на Олимпийских играх 2008 года в Пекине носили спортивные костюмы (Speedo); это могло иметь значение для побития многих мировых рекордов (см. рис. 3). Большинство элитных пловцов (и велосипедистов) сбривают волосы на теле. Такие нововведения могут иметь эффект сокращения миллисекунд в гонке, иногда делая разницу между золотой и серебряной медалями.Одним из следствий этого является то, что необходимо постоянно разрабатывать тщательные и точные инструкции для поддержания целостности спорта.

Некоторые интересные ситуации, связанные со вторым законом Ньютона, возникают при рассмотрении воздействия сил сопротивления на движущийся объект. Например, представьте себе парашютиста, падающего в воздухе под действием силы тяжести. На него действуют две силы: сила тяжести и сила сопротивления (без учета выталкивающей силы). Сила тяжести, направленная вниз, остается постоянной независимо от скорости, с которой движется человек.Однако по мере того, как скорость человека увеличивается, величина силы сопротивления увеличивается до тех пор, пока величина силы сопротивления не сравняется с силой тяжести, создавая таким образом результирующую силу, равную нулю. Нулевая результирующая сила означает, что ускорение отсутствует, как указано во втором законе Ньютона. В этот момент скорость человека остается постоянной, и мы говорим, что человек достиг своей предельной скорости ( v _t ). Поскольку F _D пропорционально скорости, более тяжелый парашютист должен идти быстрее на F _D , чтобы сравняться со своим весом.{2} \ right)}} \\ & = & \ text {98 м / с} \\ & = & \ text {350 км / ч} \ text {.} \ End {array} \\ [/ latex]

Это означает, что парашютист массой 75 кг достигает максимальной конечной скорости около 350 км / ч, путешествуя согнувшись (голова впереди), сводя к минимуму площадь и сопротивление. В положении орла с распростертыми головами эта конечная скорость может уменьшаться примерно до 200 км / ч по мере увеличения площади. Эта конечная скорость становится намного меньше после раскрытия парашюта.

Эксперимент на вынос

Это интересное упражнение исследует влияние веса на предельную скорость.Соберите несколько вложенных фильтров для кофе. Оставив их в исходной форме, измерьте время, за которое один, два, три, четыре и пять вложенных фильтров упадут на пол с одинаковой высоты (примерно 2 м). (Обратите внимание, что из-за способа размещения фильтров сопротивление постоянному и изменяется только масса.) Они довольно быстро получают конечную скорость, поэтому найдите эту скорость как функцию массы. Постройте график зависимости предельной скорости v от массы. Также постройте график зависимости от ² от массы.2 \\ [/ латекс].

Таким образом, конечная скорость v _t может быть записана как [latex] v _ {\ text {t}} \ sqrt {\ frac {2mg} {\ rho {CA}}} \\ [/ latex].

Решение

Все величины известны, за исключением предполагаемой площади человека. Это взрослый (82 кг) падающий орел. Мы можем оценить фронтальную площадь как A = (2 м) (0,35 м) = 0,70 м ² .

Используя наше уравнение для v , мы находим, что

[латекс] \ begin {array} {lll} {v} _ {\ text {t}} & = & \ sqrt {\ frac {2 \ left (\ text {85} \ text {kg} \ right) \ слева (9.{2} \ right)}} \\ & = & \ text {44 м / с.} \ End {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Этот результат согласуется со значением v _t , упомянутым ранее. У парашютиста весом 75 кг, сначала идущего ногами, было v = 98 м / с. Он весил меньше, но имел меньшую площадь лобовой части и, соответственно, меньшее сопротивление за счет воздуха.

Размер объекта, падающего через воздух, представляет собой еще одно интересное применение сопротивления воздуха. Если вы упадете с 5-метровой ветки дерева, вы, скорее всего, получите травму — возможно, сломаете кость.Однако маленькая белка делает это все время, не получая травм. Вы не достигнете предельной скорости на таком коротком расстоянии, но белка это сделает.

Следующая интересная цитата о размере и предельной скорости животного взята из эссе 1928 года британского биолога Дж. Б. С. Э. Холдейна, озаглавленного «О том, как быть правильным размером».

Для мышей и других животных меньшего размера [гравитация] практически не представляет опасности. Вы можете бросить мышь в шахту длиной в тысячу ярдов; и, достигнув дна, он получает легкий толчок и уходит, при условии, что земля достаточно мягкая.Убита крыса, сломан человек, разбрызгивается лошадь. Поскольку сопротивление воздуха движению пропорционально поверхности движущегося объекта. Разделите длину, ширину и рост животного на десять; его вес уменьшен до одной тысячной, а его поверхность — только до сотой. Таким образом, сопротивление падению в случае небольшого животного относительно в десять раз больше, чем движущая сила.

Вышеупомянутая квадратичная зависимость сопротивления воздуха от скорости не выполняется, если объект очень мал, движется очень медленно или находится в более плотной среде, чем воздух.Затем мы обнаруживаем, что сила сопротивления прямо пропорциональна скорости. Это соотношение задается законом Стокса , который гласит, что F _s = 6 πrηv , где r — радиус объекта, η — вязкость жидкости и v — скорость объекта.

Закон Стокса

F _s = 6 πrηv , где r — радиус объекта, η — вязкость жидкости, а v — скорость объекта.

Рис. 4. Гуси во время своих длительных миграционных путешествий летают в форме буквы V. Такая форма снижает лобовое сопротивление и потребление энергии отдельными птицами, а также позволяет им лучше общаться. (Источник: Джуло, Wikimedia Commons)

Хорошими примерами этого закона являются микроорганизмы, пыльца и частицы пыли. Поскольку каждый из этих объектов настолько мал, мы обнаруживаем, что многие из этих объектов движутся без посторонней помощи только с постоянной (конечной) скоростью. Конечные скорости для бактерий (размер около 1 мкм) могут составлять около 2 мкм / с.Чтобы двигаться с большей скоростью, многие бактерии плавают, используя жгутики (органеллы в форме маленьких хвостов), которые приводятся в движение маленькими моторами, встроенными в клетку. Осадки в озере могут двигаться с большей конечной скоростью (около 5 мкм / с), поэтому могут потребоваться дни, чтобы достичь дна озера после их осаждения на поверхности.

Если мы сравним животных, живущих на суше, с животными, живущими в воде, вы увидите, как сопротивление повлияло на эволюцию. Рыбы, дельфины и даже массивные киты имеют обтекаемую форму, чтобы уменьшить силу сопротивления.Птицы — обтекаемые формы, и мигрирующие виды, летающие на большие расстояния, часто имеют такие особенности, как длинная шея. Стаи птиц летают в форме головы копья, образуя обтекаемый узор (см. Рисунок 4). У людей одним из важных примеров оптимизации является форма сперматозоидов, которая должна эффективно использовать энергию.

Эксперимент Галилея

Говорят, что Галилей сбросил два объекта разной массы с Пизанской башни. Он измерил, сколько времени нужно каждому, чтобы добраться до земли.Поскольку секундомеры были недоступны, как вы думаете, как он измерял время их падения? Если бы объекты были одинакового размера, но разной массы, что, по вашему мнению, он должен был бы наблюдать? Был бы этот результат другим, если бы он был сделан на Луне?

Исследования PhET: массы и источники

Реалистичная лаборатория масс и пружин. Подвесьте массы к пружинам и отрегулируйте жесткость и демпфирование пружины. Вы даже можете замедлить время. Перенесите лабораторию на разные планеты. На диаграмме показана кинетическая, потенциальная и тепловая энергия каждой пружины.{2} \\ [/ latex], где C — коэффициент сопротивления (типичные значения приведены в таблице 1), A — площадь объекта, обращенного к жидкости, а [latex] \ rho \\ [ / латекс] — плотность жидкости.

Для небольших объектов (например, бактерий), движущихся в более плотной среде (например, в воде), сила сопротивления определяется законом Стокса, [латекс] {F} _ {\ text {s}} = 6 \ pi \ eta {rv} \\ [/ latex], где r — радиус объекта, η — вязкость жидкости, а v — скорость объекта.

Концептуальные вопросы

1. Спортсмены, например пловцы и велосипедисты, во время соревнований носят спортивные костюмы. Сформулируйте список плюсов и минусов таких костюмов.
2. Два выражения использовались для силы сопротивления движущемуся объекту в жидкости. Один зависел от скорости, а другой был пропорционален квадрату скорости. В каких типах движения каждое из этих выражений было бы более применимо, чем другое?
3. При движении автомобилей масло и бензин попадают на поверхность дороги.Если выпадет небольшой дождь, как это повлияет на управление автомобилем? Имеет ли значение проливной дождь?
4. Почему белка может спрыгнуть с ветки дерева на землю и убежать целой, а человек может сломать кость при таком падении?

Задачи и упражнения

1. Конечная скорость падения человека в воздухе зависит от веса и площади человека, стоящего перед жидкостью. Найдите предельную скорость (в метрах в секунду и километрах в час) числа 80.Парашютист 0 кг, падающий согнувшись (головой вперед) с площади 0,140 м ² .
2. Парашютисты весом 60 и 90 кг прыгают с самолета на высоте 6000 м, оба падают в положении согнувшись. Сделайте некоторые предположения об их фронтальных площадях и вычислите их конечные скорости. Сколько времени потребуется каждому парашютисту, чтобы достичь земли (при условии, что время, необходимое для достижения конечной скорости, невелико)? Предположим, что все значения имеют точность до трех значащих цифр.
3. Белка весом 560 г и площадью 930 см ² падает с 5.0-м дерево до земли. Оцените его конечную скорость. (Используйте коэффициент лобового сопротивления для горизонтального парашютиста.) Какова будет скорость удара человека весом 56 кг о землю, если предположить, что сопротивление не будет на таком коротком расстоянии?
4. Для поддержания постоянной скорости сила, создаваемая двигателем автомобиля, должна равняться силе сопротивления плюс сила трения дороги (сопротивление качению). (а) Каковы значения силы сопротивления на скорости 70 км / ч и 100 км / ч для Toyota Camry? (Область перетаскивания равна 0.70 м ² ) (b) Какова величина силы сопротивления на скорости 70 км / ч и 100 км / ч для Hummer h3? (Площадь перетаскивания составляет 2,44 м ² ) Предположим, что все значения указаны с точностью до трех значащих цифр.
5. Во сколько раз увеличивается сила лобового сопротивления автомобиля при движении с 65 до 110 км / ч?
6. Рассчитайте скорость, с которой сферическая капля дождя могла бы упасть с 5,00 км (a) при отсутствии сопротивления воздуха (b) с сопротивлением воздуха. Примите размер капли 4 мм, плотность — 1.00 × 10 ³ кг / м ³ , а площадь поверхности π r ² .
7. Используя закон Стокса, убедитесь, что единицы измерения вязкости — килограммы на метр в секунду.
8. Найдите конечную скорость сферической бактерии (диаметр 2,00 мкм), падающей в воду. Сначала вам нужно заметить, что сила сопротивления равна весу при предельной скорости. Примем плотность бактерии 1,10 × 10 ³ кг / м ³ .
9. Закон Стокса описывает осаждение частиц в жидкостях и может использоваться для измерения вязкости.Частицы в жидкостях быстро достигают предельной скорости. Можно измерить время, за которое частица упадет на определенное расстояние, а затем использовать закон Стокса для расчета вязкости жидкости. {2} \\ [/ latex], где C — коэффициент сопротивления, A — площадь объекта, обращенного к жидкости, и [латекс ] \ rho [/ latex] — плотность жидкости

   Закон Стокса: [латекс] {F} _ {s} = 6 \ pi {r} \ eta {v} \\ [/ latex], где r — радиус объекта, η — вязкость жидкости, а v — скорость объекта

   Избранные решения проблем и упражнения

   1.{2}} {\ text {m} \ cdot \ text {m / s}} = \ frac {\ text {kg}} {\ text {m} \ cdot \ text {s}} \\ [/ latex]

   9. 0,76 кг / м · с

   Постоянное замедление — обзор

   Теоретический анализ требуемой мощности замедления

   Параметрическая зависимость требуемой мощности замедления автомобиля анализируется следующим образом. Для движения по ровной местности кинетическая энергия транспортного средства со скоростью движения N _V определяется как

   6.2Ek, V = ξmVNV22

   Общая тормозная мощность, необходимая для замедления транспортного средства, определяется как

   6 .3W˙r, level = dEk, Vdt = ξmVNVaV

   Предполагая постоянное замедление во время торможения, т. Е. N _V = N _{V 0} + a _V · Δ t или a _V = ( N _V — N _{V 0} ) / Δ t , где N _{V 0} — начальная скорость автомобиля, общая тормозная мощность может быть получена как

   6.4W˙r, уровень = ξmVNV0 + aV⋅ΔtaV = ξmVNV2 − NVNV0Δt

   Общее время торможения составляет Δ t = — N _{V 0} / a _V . Общий тормозной путь равен l _{r , V} = — N _{V 0} ² / (2 a _V ). Требуемая мощность торможения достигает максимума, ξm _V N _{V 0} a _V , в начале замедления (т.е.е., при t = 0). Замечено, что максимальная тормозная мощность линейно пропорциональна общей эквивалентной массе транспортного средства ξm _V , начальной скорости транспортного средства N _{V 0} и замедлению a _V . Тормозное усилие, необходимое для остановки транспортного средства, может быть огромным. Например, если для разгона транспортного средства с места до 60 миль в час в течение одной минуты требуется мощность двигателя 100 л.с., то для того, чтобы разогнать то же транспортное средство с 60 миль в час до полной остановки в течение шести секунд, потребуется 1000 л.с.! Другое наблюдение заключается в том, что хотя замедление может быть постоянным во время торможения, расстояние, которое транспортное средство проходит каждую секунду при торможении, сильно меняется по мере уменьшения скорости.Расстояние, которое преодолевается каждую секунду, всегда больше в начале торможения. Следовательно, чтобы минимизировать тормозной путь, важно, чтобы тормоз был полностью задействован сразу после его включения.

   Более важное применение замедлителей — поддержание постоянной скорости снижающегося транспортного средства при спуске. В этом случае замедление равно нулю, а потенциальная энергия транспортного средства определяется как

   6.5Ep, V = mVgla, V

   , где l _{a , V} — уровень высоты для транспортное средство, которое может быть выражено как

   6.6la, V = NVt⋅sinθ≈NVt⋅tanθ = NVtGr

   , где G _r — это уклон дороги, а θ — угол уклона дороги. Общая тормозная мощность, необходимая для поддержания управляемой скорости транспортного средства, определяется выражением

   6,7 Вт˙р, grade = dEp, Vdt = mVgdla, Vdt = mVgNV⋅sinθ≈mVgNVGr

   Из уравнения 6.7 видно, что мощность торможения линейна пропорционально массе автомобиля, скорости движения на спуске и уклону дороги. Если пренебречь аэродинамическим сопротивлением и сопротивлением трения шины относительно дороги качению, количество мощности, требуемой для поддержания движения на спуске с постоянной скоростью, будет в основном такой же, как мощность, необходимая для движения транспортного средства в гору с той же скоростью.Поскольку номинальная мощность двигателя обычно достигается для тяжелых транспортных средств, движущихся в гору, аналогичная требуемая мощность часто указывается для тормозной мощности моторного тормоза, используемой при движении вниз по склону. Для тяжелого транспортного средства, движущегося на крутом длинном спуске с высокой скоростью, большое количество тормозной мощности должно непрерывно подаваться в течение длительного времени. Обычно использование только рабочих тормозов не может удовлетворить это требование из-за перегрева или даже выгорания тормозных колодок. В горных регионах уклон дороги часто может составлять 5–8% на протяжении нескольких миль.Например, типичное европейское юридическое требование — поддерживать скорость 30 км / час (19 миль / ч) на 7% спуске на 6 км (3,73 мили). Длинные и крутые горные подъемы с поворотами назад очень распространены и поэтому требуют торможения на спуске. Также очень распространены длинные спусковые пандусы возле мостов.

   Требуемая мощность замедления для крейсерского движения на спуске и замедления на ровной поверхности одинакова. Мейстрик (1992) упомянул, что для замедления грузовика класса 8 с 55 миль в час до 25 миль в час за 0.Расстояние до 4 км (1/4 мили), требуемая мощность замедления равна мощности замедления, которая требуется для поддержания скорости транспортного средства на уровне 62,5 миль в час при понижении на 4%. Способность замедлителей замедляться на спуске может быть выражена комбинацией веса транспортного средства, скорости транспортного средства и уклона дороги (уравнение 6.7). Способность замедляться на ровной поверхности может быть выражена комбинацией веса транспортного средства, скорости транспортного средства и замедления (уравнение 6.3).

   Что такое сила? Контактные силы Объяснение примеров бесконтактных сил сила растяжения сила сжатия igcse / gcse 9-1 Физические изменения

   СИЛЫ 1.Что такое скалярные и векторные величины? Что такое сила? Контактные силы и бесконтактные силы Док Брауна Примечания к редакции школьной физики: физика GCSE, физика IGCSE, O level физика, ~ американские классы 8, 9 и 10 школьные курсы естественных наук или эквивалентные для ~ 14-16 лет студенты-физики Эта страница ответит на такие вопросы, как … Что такое скалярные и векторные величины? Что такое сила? Что оно делает? Что такое контактная сила? Что такое бесконтактная сила? См. Также Расчет равнодействующих сил с использованием вектора диаграммы Субиндекс для этого стр. (а) Что такое сила? (б) Что такое скалярные и векторные величины? (в) Сравнение контактов Примеры сил и бесконтактных сил (c) (i) Контактная сила примеры (c) (ii) Бесконтактный примеры силы (г) Еще примеры взаимодействия между объектами с гравитацией e) Более сложная сила ситуации с движущимися объектами а) Что такое сила? Первое, что нужно сказать: , вы не видите сила ! НО, вы можете наблюдать его действие и часто количественно оценить его с помощью уравнений. Единица силы — ньютон ( N ) и есть всевозможные силы, например Сила — это «механический» толкающий или притягивающий эффект, действующий на объекте, когда он с чем-то взаимодействует. Вы можете иметь силы отталкивание и притяжение или от трения материалов, трущихся друг о друга прочие и т. д. Результат взаимодействия зависит от характер и масштабы задействованных сил. Значение силы может быть очень маленьким или очень большой, от нуля до «неизмеримого» значения в центре черной дыры! Вы ознакомились с результатами электрические, магнитные или гравитационные силы и механические силы, такие как действующие в пружине часов, двигателе дорожного транспортного средства или движение планет. Вы также узнаете формулы для выполнения расчетов сила тяжести и ускорение. Стрелки используются на диаграммы, показывающие направление и величину силы — но сначала проверьте, вы знаете разницу между скаляром и вектором количества объяснены в следующем разделе. НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс (б) Что такое скалярные и векторные величины? Скалярная величина имеет только величину . (числовое количество, размер), но нет конкретного направления . Примеры: Скорость, расстояние, масса, время, температура (K или o C), разность потенциалов (В), ток (A). Не из этого автоматически подразумевает использование направления. Однако, если вы примените направление для скорости или расстояния она становится векторной величиной. Векторная величина имеет как величину (размер) и конкретное направление. Примеры: V elocity (м / с), скорость изменения положение в определенном направлении (сравните со скоростью выше) (вы можете думать о скорости как «скорость в определенном направлении», но будьте осторожны при использовании скорость слов и скорость!) A ускорение (м / с 2 ), это скорость увеличения скорости / скорости в определенном направлении Импульс (кг м / с) произведение массы x скорости объекта, движущегося в конкретное направление. Водоизмещение (м) расстояние, на которое объект переместился в определенном направлении. Force (N) также считается действующим в определенном направлении. ВСЕ силы — векторные величины Все они имеют величину, и при в любой точке действуйте в определенном направлении. например электростатический (притяжение / отталкивание), гравитационное, магнитное, (притяжение / отталкивание) толкание, притяжение, натяжение, сжатие. На диаграммах векторные величины обычно обозначается стрелкой , длина стрелки может показывать величина и угол стрелки показывают направление вдоль которое количество действует. На схеме выше у вас есть два велосипедист едет с той же скоростью 2 м / с, но у наоборот направления .Поэтому хоть у них скорость одинаковая (одинаковая длина стрелки), у них разных скоростей , потому что они едут в разных направлениях. Обратите внимание, что скорость левому велосипедисту формально дается отрицательный знак, чтобы указать противоположное направление движения (это не означает, что нужно двигаться все медленнее или медленнее вниз!). Диаграммы, иллюстрирующие силу векторов Две силы, действующие на объект. Длина стрелок пропорционально величине задействованных сил — в данном случае два действующие силы и равнодействующая сила. Одна сила действует вправо и другой слева (синие стрелки). Чистая сила, равнодействующая сила, равна действуя вправо — видите ли, это простой логический расчет. L Еще о результирующих силах на на этой странице, а также на Расчет равнодействующих сил с использованием вектора диаграммы 1. 2. 3. Парашютист и парашют На этих диаграммах показано относительное величина двух сил, действующих на спускающегося парашютиста. 1. Когда сила сопротивления F1 меньше весовая сила F2 (стрелка большей длины), парашютист ускоряется. 2. Когда сила сопротивления F1 равна сила тяжести F2 (стрелки одинаковой длины), парашютист спускается на постоянной скорости — конечная скорость. 3. Когда сила сопротивления F1 больше чем весовую силу F2 (стрелка меньшей длины), парашютист замедлить (до другой конечной скорости). Эта парашютная ситуация полностью объяснено на Ускорение, трение, эффекты сопротивления и конечная скорость НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс (c) Сравнение контактных сил и бесконтактных усилий примеры Силы между объектами можно разделить на две основные категории . Взаимодействие сил, возникающих, когда два объекта находятся в физическом контакт — контактные силы . Взаимодействие сил, когда два объекта разделены, силы бесконтактного действия , описываемые как «сила действия на расстоянии». Иногда бесконтактные силы действуя между объектами, которые фактически находятся в контакте, например ты сидишь перед вашим компьютером пример! Это связано с гравитацией (бесконтактный) и вес и сжатие (контактные силы). Смотрите фляжку, стоящую на пример скамейки позже. НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс (c) (i) Контактная сила примеры Если два объекта должны соприкасаться для силу действия , сила будет описана как сила контакта .Два объекты будут толкать или тянуть друг друга, например (1) F riction это сила контакта между двумя поверхностями трутся друг о друга, сила, перемещающая объект вперед, равна частично противодействует действию силы трения, действующей в противоположном направлении направление например шина автомобиля, соприкасающаяся с дорогой, нажатие на тормозная колодка на диск тормозной системы автомобиля, потирая руки. (2) A ir сопротивление также является контактной силой как объект движется в атмосфере, трение между объектом и воздухом, даже хотя движение вниз вызвано бесконтактной силой сила тяжести. Предмет, лежащий на поверхности включает вес и сжатие (см. раздел «взаимодействия» ниже страница). Когда пружина растянута, у вас есть « в напряжении ». усилие, когда пружина пытается вернуться к своей первоначальной форме, действуя против веса или силы, приложенной для его растяжения e.грамм. когда вы используете измеритель силы пружины в лаборатории или пружинные весы для взвешивания вещи. Вы получите противоположную силу « при сжатии », если надавите на пружина, чтобы сжать его до более короткой длины, он пытается восстановить свое оригинальная форма, например вес автомобиля, действующий на его подвеску пружины. Силы — эластичность и энергия, запасенная в пружине натяжение в проводах прикрепленных к крюк крана, если он неподвижен, натяжение троса уравновешено под весом объекта подъемный кран. (3) Силы напряжения и компрессия При работе с крупным гражданским строительством такие проекты, как , строительство моста , необходимо выполнить сложные расчеты, чтобы гарантировать мост устойчив и способен поддерживать проезжую часть с транспортными средствами. Большая часть силы, задействованные в конструкции подвесного моста, — это силы напряжение и сжатие , проиллюстрировано изображениями и схемами ниже для любых начинающих молодой инженер! Мост Хамбер через устье реки Хамбер, северо-восточная Англия, подошел и сфотографировал в ноябре 2018 года. Когда он был завершен в 1981 году, это был самый длинный сингл в мире. пролетный подвесной мост и в 2018 году по-прежнему занимает 8 место! Несмотря на очевидную сложность моста структура большая часть задействованных контактных сил ‘ при растяжении ‘ или ‘ в сжатии ‘ сил, которые я обозначил как желтые стрелки . Каждая из двух вертикальных башен Мост Хамбера состоит из пары полых вертикальных бетонных колонн. Эти выдерживают вес двух основных «провисающих тросов», которые фактически составляют тысячи параллельных стальных проволок (~ 15 000), связанных вместе в черный кожух. Эти кабели в свою очередь поддерживают слегка наклоненные (от вертикали) стальные стержни, которые поддерживают проезжая часть. Следовательно, существует огромная вертикальная сила компрессия действующие в двух несущих вертикальных бетонных башнях, поскольку они должны удерживать весь вес моста! В «провисшем» основном кабеле и Почти вертикальные стальные стержни , удерживающие проезжую часть, испытывают силы натяжения. Они тянутся вниз под весом проезжей части и кабелей. самих себя. Однако, в отличие от двух башен, которые несут на себе весь вес моста, общая сила натяжения распределяется между основным тросом и почти вертикальной стальной стержни. По этой причине стержни, поддерживающие проезжую часть, могут быть относительно тонкими. (Диаметр 62 мм), но их очень много! Больше фото см. Мост Хамбера в разделе моих научных исследований. интернет сайт! (4) Лук и стрелка! (физика Робин Гуда и битвы при Азенкуре в 1415! Английский длинный лук (рисунок 1 вверху) и др. луки классифицируется по натяжению фунтов при натяжении тетивы до максимума напряжение. В старых единицах измерения веса это обычно составляет 50 фунтов. (23 кг) до 150 фунтов (68 кг). (1 фунт = 0,454 кг). Представьте себе эти «гири», свисающие с тетива для лука. Это можно измерить с помощью пружинных весов прикрепив его к тетиве лука и потянув назад, отметив показания (рисунок 2). Итак, натяжение тетивы лука эквивалентно подвешенному на нем «весу» от 23 до 68 кг. По весу, равному натяжению усилие в тетиве лука вы умножаете массу на 9,8 Н / кг (из-за силы тяжести). вес (Н) = масса (кг) x постоянная гравитационного поля (g) Следовательно, натяжение струны равно обычно от 224 до 667 Н, а теперь у лука и стрелы есть упругий потенциал накопитель энергии ! Для уменьшения силы трения (сопротивления сила) между стрела и воздух, древко стрелы тонкое, как и маховые перья, и острый металлический наконечник на переднем конце (рисунок 3). Когда лук согнут путем натягивания тетивы, строка в растяжение , И есть силы как растяжения, так и сжатия в носовая конструкция. На внутренней криволинейной поверхности лука вы получают сжатие по мере того, как слои прижимаются друг к другу. На внешней криволинейной поверхности арочной дуги вы получите натяжение , когда внешние слои растянуты. Когда отпускаете стрелку.все это хранится Потенциальная энергия высвобождается и преобразуется в кинетическую энергию быстро движущейся стрелки. Натянутый лук и стрела — это резинка . накопитель потенциальной энергии . Стрела становится накопителем кинетической энергии, большая его часть сохраняется при возвращении на Землю. По мере того, как стрела летит вверх, он проигрывает кинетической энергии и увеличивает запас энергии гравитационного потенциала. По мере падения GPE конвертируется обратно кинетической энергии, а стрела может быть такой же проникающей, как при первом уволенный. Историческая справка (не требуется по физике GCSE, не уверен в истории GCSE!): Быстрая стрельба из многих луков был основным фактором победы англичан в битве при Азенкуре. (1415 г.) в 100-летней войне между Францией и Англией. Французский лучники используют арбалет, стреляющий болтами — смертоносный и очень эффективно, НО болт должен отводиться механической намоткой. система для накопления потенциальной энергии в механизме затвора.Без Механизм борьбы, просто сила мышц, опытный английский лучник мог вытащить свой лук и стрелять стрелами в десять раз быстрее, чем французские арбалетчики. Нет конкурса! Шекспир построил целую в его пьесе «Генрих Пятый», он мало что знал о физике но он очень хорошо говорил словами! (5) Нормальные контактные силы Любой предмет, стоящий на Поверхность в гравитационном поле включает в себя нормальные контактные силы. Объект имеет вес из-за гравитации, поэтому объект давит на поверхность, например стационарный книга лежит на столе или вы стоите на полу или сидя на стуле. Атомы таблицы сжал и толкнул на поверхность против веса книга. Две нормальные контактные силы равны равны, но действуют в противоположных направлениях — никаких изменений в движении! Если бы они не были равны, книга либо двигалась бы вверх, либо опускалась в стол! Это тот же аргумент для вас стоя на полу. Сила веса вашего тела снижается на полу, и сжатые атомы пола отталкиваются вверх с сила, равная вашему весу — иначе вы бы двигались вверх или вниз! НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс (c) (ii) Бесконтактный примеры силы Если к объектам приложена сила, но не нужно контактировать друг с другом, сила будет описывается как бесконтактная сила e.грамм. три классических бесконтактная сила поля , действующие между объектами, которые не касаясь … G ravity — гравитационный сила притяжения между любыми двумя объектами. Любой объект в гравитационном поле испытывает силу тяжести. примечание: (i) Падающий в воздухе объект, испытывает бесконтактную силу тяжести и контактную силу трения между предметом и воздухом — сопротивление воздуха. (ii) Объекты, находящиеся в контакте с друг друга будут все еще испытывают «бесконтактную» силу гравитационного притяжение — любой объект, неподвижно стоящий на поверхности. M агнетизм — магнитное притяжение между намагниченным материалом и другим магнитом материал. Любой магнитный или может быть намагничен, будет испытывать силу от магнитного поля магнита. Это может быть магнитная сила притяжения железа к магниту (постоянный и индуцированный полюс N-S притяжение), два магнита, притянутые своими противоположными полюсами ( N-S <= N-S ), или два одинаковых полюса магнитов отталкивающие друг друга (полюсов N <=> N или S <=> S ) — возможные эффекты магнитного поля. Вы видите магнитное поле бесконтактная сила в действии, когда магнит притягивает и улавливает Железный гвоздь.Изначально контакта нет, но после подключения есть контакта, но сила притяжения все еще присутствует, даже если они на связи. У вас может быть объект подвешен за счет магнитного отталкивания, где вообще нет контакта. E лектростатическая сила — притяжение ( + — ) или отталкивание ( — — или + + ) взаимодействие двух объектов, несущих электрический заряд — электрический полевые эффекты Простой пример — натертый заряженный пластиковый стержень, собирающий крошечные кусочки бумаги. См. Статическое электричество и электрические поля, использование и опасности статического электричества N ote : только сила тяжести включает в себя притяжение (насколько нам известно?), но магнитное и электрические силы включают как силы притяжения, так и отталкивание. НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс (г) Еще примеры взаимодействия между объектами с гравитацией «Силовое» взаимодействие — это пара равных и противоположные силы, действующие на два разных объекта e.грамм. Если надавить на пол, пол толкает вас обратно. Силы у вас и пола равны и оба объекта испытывают силу. Это пример 3-й закон Ньютона, который можно выразить по-разному: каждому действию соответствует обратная реакция, , когда сила действует на одно тело, на другое тело действует равная и противоположная сила, когда два объекта взаимодействуют, силы они действуют друг на друга, равны по величине , но действуют противоположно в направлении . Две силы называются пара сил взаимодействия и они должны быть одного типа и тот же размер, но действует в противоположных направлениях на разные объекты. На диаграммах будут показаны обе силы стрелками, указывающими направление и величину вектора количества. Солнечная система Когда Луну тянет к Земле сила гравитационного поля Земли, существует равная и противоположная сила действует как гравитационное поле Луны, притягивающее Землю! Если силы не были равны, Луна либо улетит в космос, либо столкнется с Землей! К счастью, это хороший пример гравитационной бесконтактной силы. работает! Тот же аргумент применим для объяснения Земля вращается вокруг Солнца, оба тела испытывают одинаковое численное значение. сила, но действующая в противоположных направлениях.На диаграмме ниже показано эти две ситуации силы тяжести. Диаграмма для двух приведенных выше примеров. Две пары сил, взаимодействующие на те же объекты! Все объекты неподвижно стоят на земле являются примерами действия противоположных контактных сил. Вес объекта действующая как сила тяжести, направленная вниз, уравновешивается восходящим толчком от земля, поскольку атомы сжимаются. Если силы не были уравновешены, либо земля утонет, или объект поднимется! НО, будьте осторожны с такими описаниями, Анализ описанной ситуации выявляет некоторые сложности! Немного беспорядочно анализировать! Считать колбу жидкостью стоя неподвижно на лабораторном столе. Показаны два набора действующих сил стрелками противоположного направления, но одинаковой длины — одинаковой величины сила для каждой пары. Оба набора сил являются примерами 3-го закона Ньютона, но не смешивают два вверх! Нормальное контактное усилие из-за вес объекта, воздействующего (толкающего) на поверхность скамейки (F1), составляет уравновешивается скамьей при минутном сжатии, подталкиваясь назад к равному и противоположной стороны на колбу (F2). Одновременно и колба, и Земля (включая скамейку) взаимно притягивают друг друга (F3 и F4) к равному и противоположной степени из-за бесконтактной силы силы тяжести (это не разница, соприкасаются ли предметы или нет, здесь действует гравитация во всем!). В описанных до сих пор случаях нет результирующая сила , все уравновешено. Если силы не были уравновешены и было около чистой равнодействующей силы , объект сдвинется или изменится — что-то бы изменилось! Для стационарных объектов, если результат сила, действующая на объект, равна нулю объект находится в состоянии равновесия (фактически означает состояние равновесия). См. Также 3. Расчет равнодействующих сил с использованием вектора диаграммы и проделанные вычисления примечания к редакции физики gcse НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс (е) Более сложные силовые ситуации с движущимися объектами (а) Диаграмма силы свободного тела велосипедиста , показывающая все силы, действующие на корпус (без шкалы сил) А диаграмма силы свободного тела должна отображать каждую силу, действующую на изолированный объект. (тело) или систему, но не проявляет никаких сил, которые оно оказывает на окружающую среду. Размер стрелок должен указывать относительную величину (размер) силы. На корпус действуют четыре силы (= велосипед + велосипедист): F1 — сопротивление воздуха из-за трение между поверхностью комбинации велосипед + велосипедист и воздухом, также трение между колесами и дорогой и трение в движущихся частях велосипед.Все три вместе противостоят прямому движению велосипеда и гонщика. F3 — толчок или толчок велосипед от энергии, производимой велосипедистом. Если F1 = F3 велосипедист продолжает движение по одинаковая скорость и направление — постоянная скорость, чистая равнодействующая сила нуля. Если F3> F1 велосипедист разгоняется — ускоряется, чистая результирующая сила = F3 — F1 и, если F1> F3 велосипедист замедляется — замедляется, чистая результирующая сила = F1 — F3 См. 1-й закон движения Ньютона. F2 — вес велосипеда + комбинация велосипедистов из-за силы тяжести, веса объекта, действующего на дорогу при нормальном контакте сила F4 — нормальное контактное усилие атомы дорожного покрытия отталкивают мотоцикл. Если велосипед и гонщик движутся плавно, без прыжков вверх и вниз, F2 = F4 , нетто равнодействующая сила равна нулю. (б) Диаграмма сил свободного тела пловца, показывающая все силы, действующие на корпус (без шкалы сил) F1 — водонепроницаемость из-за трению между пловцом и водой F2 — вес пловец на воде F3 — это толчок или толчок пловец от силы, генерируемой плаванием F4 — это аптраст вода на пловце (эффект плавучести) (в) A ‘ бесплатно диаграмма силы тела ‘парашютиста, показывающая все силы, действующие на тело (не в силовой шкале) F1 сопротивление воздуха ( эффект сопротивления ) из-за трения между парашютист и воздух. F2 — вес парашютист под действием силы тяжести «тянет» парашютиста вниз. Если F1 = F2, парашютист падать с постоянной скоростью, с постоянной скоростью, если нет бокового ветра. F3 — толчок парашютист при боковом ветре. Если он равен нулю, парашютист упадет вертикально. Обратите внимание, что парашютист может натянуть шнуры желоба, чтобы изменить направление эффекта сопротивления, чтобы маневрируйте в безопасное и предполагаемое место посадки! (г) Горные лыжи задействует силы F1, вес (сила тяжести, действующая на лыжника), F2 трение (между снегом и лыжей) и F3 сопротивление воздуха (трение между одеждой лыжника и окружающей атмосферой, касающейся поверхность). В диаграммах для решения числовых задач, длина стрелки должна равняться величине силы ИЛИ числовому значение силы указано на стрелке. См. Также 3. Расчет равнодействующих сил с использованием вектора диаграммы и проделанные вычисления примечания к редакции физики gcse На данный момент для только развлечение! все неравновесные ситуации! НАЧАЛО СТРАНИЦЫ и субиндекс Версия IGCSE примечания контактные и бесконтактные силовые взаимодействия 3-й закон Ньютона KS4 физика Научные заметки о Контактные и бесконтактные силовые взаимодействия Руководство по физике, основанное на 3 законе Ньютона заметки о контактных и бесконтактных силовых взаимодействиях 3-й закон Ньютона для школ, колледжей, академий, преподавателей курсов естественных наук, изображений картинки диаграммы для контактных и бесконтактных силовых взаимодействий Ньютона Примечания к пересмотру 3-го Закона о науке контактные и бесконтактные силовые взаимодействия 3-й закон Ньютона для пересмотра модулей физики примечания по темам физики, помогающие понять Контактное и бесконтактное силовое взаимодействие Курсы физики третьего юридического университета Ньютона карьера в науке и физике вакансии в машиностроении технический лаборант стажировка инженер стажировка по физике США 8 класс 9 класс 10 AQA Заметки о пересмотре GCSE 9-1 по физике о контакте и бесконтактности силовые взаимодействия 3-й закон Ньютона GCSE заметки о контактных и бесконтактных силовых взаимодействиях. Share This Story, Choose Your Platform! FacebookTwitterLinkedInRedditWhatsappGoogle+TumblrPinterestVkEmail Related Posts Насморк при прорезывании зубов у детей: причины, симптомы и лечение Насморк при прорезывании зубов у детей: причины, симптомы и лечение Как развивать ребенка в 10 месяцев: игры и занятия для малыша Как развивать ребенка в 10 месяцев: игры и занятия для малыша Во сколько месяцев можно ставить мальчиков в ходунки: оптимальный возраст и безопасность использования Во сколько месяцев можно ставить мальчиков в ходунки: оптимальный возраст и безопасность использования УЗИ брюшной полости у детей: подготовка, проведение и расшифровка результатов УЗИ брюшной полости у детей: подготовка, проведение и расшифровка результатов Когда и как вводить прикорм грудному ребенку: рекомендации педиатров Когда и как вводить прикорм грудному ребенку: рекомендации педиатров Leave A Comment Отменить ответ Comment Save my name, email, and website in this browser for the next time I comment.