Практическая работа по физике "Динамика материальной точки"
учебно-методический материал

Практическая работа № 2

Тема: Динамика материальной точки

Цель работы: закрепить умение применять формулы силы трения, силы тяжести, закон Гука и закон всемирного тяготения  при решении задач; закрепить умение  применять законы Ньютона при решении задач.

1. Основные понятия и формулы

Динамика – это раздел механики, изучающий законы взаимодействия тел.

Инерция – явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.

Масса – это свойство тела, характеризующее его инертность. [m]=кг

Сила – это количественная мера взаимодействия тел. Сила является причиной изменения скорости тела. Сила является векторной величиной. Векторная сумма всех сил, действующих на тело, называется равнодействующей силой.  [F]=H

Сила в 1 Н сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2

Для измерения сил используют пружины, называемые динамометрами.

3. Примеры решения задач для совместного выполнения

1. На тело массой 5 кг подействовали горизонтальной силой 4 Н. Какую скорость приобретет тело за 10 с при отсутствии трения?

Дано:

m=5 кг, F=4 Н, t=10 с,

Найти υ−?

Решение:

Так как на тело не будет действовать сила трения, т.е. действует только одна сила F, то согласно второму закону Ньютона (2ЗН) ускорение тела можно найти из такого соотношения:

a=Fm  (1)

Так как тело в момент приложения силы покоилось, значит у него отсутствовала начальная скорость, поэтому скорость тела через время t можно найти по такой формуле:

υ=at   (2)

Подставим формулу (1) в (2), тогда получим решение задачи в общем виде.

υ=Fmt

Подставляем в эту формулу численные значения входящих в неё величин и считаем ответ.

υ=4510=8м/с=28,8км/ч

Ответ: 28,8 км/ч

2) На каком расстоянии сила притяжения двух шариков массами по 1 г равна 6,7·10-17 Н?

3) К нити подвешен груз массой 1 кг. Определить силу натяжения нити, если нить с грузом поднимать с ускорением 5 м/с2.

Дано:

m=1 кг, a=5 м/с2, 

Найти: T−?

На рисунке покажем силы, действующие на груз: это сила тяжести mg, сила натяжения нити T. Ускорение груза a направлено вверх. Такой опыт можно повторить, привязав нить с грузом к штативу и двигая штатив вверх с ускорением.

Из второго закона Ньютона (2ЗН) в проекции на ось y следует, что:

T—mg=ma

T=m(a+g)

В итоге сила натяжения равна:

T=1⋅(5+10)=15Н

Видно, что сила натяжения в таком случае больше, чем если бы груз покоился, так как в состоянии покоя сила натяжения равна:

T=mg

T=1⋅10=10Н

Ответ: 15 Н.

5) Автомобиль массой 5 т трогается с места с ускорением 0,6 м/с2. Найти силу тяги, если коэффициент сопротивления движению равен 0,04.

6) Автомобиль массой 1 т поднимается по шоссе с уклоном 300 под действием силы тяги 7 кН. Найти ускорение автомобиля, считая, что сила сопротивления не зависит от скорости движения. Коэффициент сопротивления равен 0,1. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2.

Ответ: 770 Н

Задача 1. (вар.1-5) К крючку динамометра прикрепили полоску резины жесткостью k. При растяжении полоски на длину x показания динамометра составили F. Определите значение величины, обозначенной «?». Как изменятся показания динамометра, если деформация полоски резины увеличится в α раз?

        (вар.6-10) Когда резиновая шайба находится на горизонтальной поверхности льда, то сила тяжести, действующая на шайбу уравновешивается силой реакции N со стороны поверхности льда. Если, ударив по шайбе, заставить ее скользить по поверхности льда, то возникнет сила трения скольжения Fтр. Коэффициент трения скольжения между шайбой и поверхностью льда равен μ. Определите значение величины, обозначенной «?». Во сколько раз изменится сила трения скольжения, если сверху на шайбу положить n таких же шайб?

Задача 2. Два тела массами m1 и  m2, находящиеся на расстоянии r друг от друга, взаимодействуют с силой гравитационного притяжения F. Определите значение величины, обозначенной «?». Как изменится сила гравитационного взаимодействия, если расстояние между телами увеличить в β раз?

Задача 3. Пассажирский лифт начинает движение из состояния покоя и  двигаясь равноускоренно вверх (вниз), за время t проходит путь s. При таком движении лифта вес пассажира массой m равен Р. Определите значение величины, обозначенной «?». Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с2.

Задача 4. Тепловоз массой M тянет вагон массой m с ускорением а. Сила тяги тепловоза Fт, сила натяжения сцепки между тепловозом и вагоном Fн. Определите значения величин, обозначенных «?». Силой сопротивления можно пренебречь.

Задача 5. По гладкой наклонной плоскости длиной L и высотой h небольшой брусок соскальзывает с ускорением а. Определите значения величин, обозначенных «?». Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с2.