👀 381 |

Применение законов Ньютона

теория по физике 🧲 динамика

Описывая движение тела с помощью законов Ньютона, нужно учитывать все силы, действующие на тело, а также их направления. Определить направления сил вам поможет таблица:

СилаНаправление
Сила тяжестиВертикально вниз
Сила реакции опорыПерпендикулярно опоре
Сила натяжения нитиВдоль оси подвеса
Сила упругостиПротивоположно деформации
Сила тренияПротивоположно скорости или направлению возможного движения
Сила сопротивления
Выталкивающая (Архимедова) силаВертикально вверх

Алгоритм решения задач на законы Ньютона

  1. Запись условий задачи в кратком виде.
  2. Перевод известных данных в СИ.
  3. Построение чертежа. На нем отображается само тело, а также направление сил, которые на него действуют. Выбирается система координат, указывается направление ускорения тела.
  4. Запись второго закона Ньютона в векторном виде.
  5. Запись второго закона Ньютона в проекциях на оси координат.
  6. Решение задачи в общем виде (выделение из формулы искомой величины).
  7. Подстановка в полученную формулу известных данных и вычисление искомой величины.
  8. Проверка размерности.

Совет! Нужно выбирать такую систему координат, чтобы одна из ее осей совпадала с направлением ускорения движения тела.

Равномерное вертикальное движение (без ускорения)

Сила тяжести и сила реакции опоры

ПодъемВекторная запись II закона Ньютона:

N + mg = ma

Проекция на ОУ:

N – mg = 0

СпускПроекция на ОУ:

mg – N = 0

Сила тяжести и сила натяжения нити

ПодъемВекторная запись II закона Ньютона:

T + mg = ma

Проекция на ОУ:

T – mg = 0

СпускПроекция на ОУ:

mg – T = 0

Сила тяжести и сила сопротивления воздуха

СпускВекторная запись II закона Ньютона:

mg + Fc = ma

Проекция на ОУ:

mg – Fc = 0

Сила тяжести, сила сопротивления и Архимедова сила

ПодъемВекторная запись II закона Ньютона:

FA + mg + Fc = ma

Проекция на ОУ:

FA – mg – Fc = 0

СпускПроекция на ОУ:

mg – FA – Fc = 0

Пример №1. Парашютист массой 80 кг падает при открытом парашюте с установившейся скоростью 5 м/с. Какой будет установившаяся скорость, если на том же парашюте спускается мальчик массой 40 кг. Сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости.

Согласно условию задачи сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости:

Fc = v2

Следовательно, отношение сил сопротивления воздуха парашютиста и мальчика пропорционально отношению квадратов их скоростей:

Отсюда:

Проекция сил на ось ОУ при равномерном вертикальном движении под действием силы тяжести и силы сопротивления воздуха:

mg – Fc = 0

Силы сопротивления воздуха, действующие на парашютиста и мальчика:

Fc.п. = mпg

Fc.м. = mмg

Следовательно:

Равноускоренное вертикальное движение

Сила тяжести и сила реакции опоры

ПодъемВекторная запись II закона Ньютона:

N + mg = ma

Проекция на ОУ:

N – mg = ma

СпускПроекция на ОУ:

mg – N = ma

Сила тяжести и сила натяжения нити

ПодъемВекторная запись II закона Ньютона:

T + mg = ma

Проекция на ОУ:

T – mg = ma

СпускПроекция на ОУ:

mg – T = ma

Сила тяжести и сила сопротивления воздуха

ПодъемВекторная запись II закона Ньютона:

mg + Fc = ma

Проекция на ОУ:

mg + Fc = ma

СпускПроекция на ОУ:

mg – Fc = ma

Сила тяжести, сила сопротивления и выталкивающая (Архимедова) сила

ПодъемВекторная запись II закона Ньютона:

FA + mg + Fc = ma

Проекция на ОУ:

FA – mg – Fc = ma

СпускПроекция на ОУ:

mg – FA – Fc = ma

Пример №2. Прочность троса на разрыв составляет 1600 Н. Какой максимальной массы груз можно поднимать этим тросом с ускорением 15 м/с2?

Тело висит на подвесе (тросе) и поднимается ускоренно вверх. Значит, второй закон Ньютона принимает вид:

T – mg = ma

Выразим массу:

Подставляем известные данные и вычисляем максимальную массу:


Алиса Никитина | 📄 Скачать PDF |

Добавить комментарий



Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *