октября 2020; Группа ХКМ1/1; Физика

14 октября 2020; Группа ХКМ1/1; Физика

Занятие №15

Тема: Повторение. Сила упругости. Сила трения

ЗАДАНИЕ:

1. Повторить теоретический материал

2.Решить задачи (записать ход решения)

Задача 1.

Определить жесткость пружины, если под действием силы 80 Н она удлинилась на 5 см.

Задача 2. В кузове автомобиля лежит ящик массой 30 кг. Определите, с каким максимальным ускорением может двигаться автомобиль, начинающий движение, чтобы ящик не сдвинулся. Коэффициент трения ящика о пол кузова равен μ = 0,3.

Фотографии отчета прислать в личном сообщении ВК: https://vk.com/id578016066.

На фотографиях вверху должна быть фамилия, дата выдачи задания, группа, дисциплина. Например: "Иванов, 14.10, группа ХКМ1/1, Физика".

Для максимальной оценки задание прислать до 15.10 включительно

ТЕОРИЯ

Сила упругости. Закон Гука. Деформация. Сила трения

Деформация – изменение объема или формы тела

Упругой называется деформация, при которой тело восстанавливает свои первоначальные размеры и форму, как только прекращается действие силы, вызвавшей эту деформацию.

Пусть первоначальная длина шнура l₀

Под действием силы F его длина станет l

Обозначим удлинение шнура

Меняя массу гирек, можно заметить, что сила упругости, равная силе тяжести, прямо пропорциональна удлинению шнура.

Закон Гука: При упругой деформации растяжения или сжатия модуль силы упругости прямо пропорционален модулю изменения длины тела:

k – коэффициент упругости или жесткость.

Сила упругости направлена в сторону, противоположную деформации, т.е. стремится препятствовать деформации. Поэтому закон Гука можно записать в виде:

Силы трения – это силы, которые действуют вдоль поверхности тел при их непосредственном соприкосновении.

Различают три вида сухого трения:

Трение покоя
Трение скольжения
Трение качения

Значение модуля силы трения скольжения пропорционально модулю силы нормальной реакции опоры:

m - коэффициент трения

Сила трения скольжения всегда направлена противоположно относительной скорости соприкасающихся тел.

ЗАДАЧИ

Задача.

С какой силой необходимо тянуть за конец проволоки, второй конец которой закреплен, чтобы удлинить ее на 5 мм? Жесткость проволоки .

Решение.

1. Кратко записываем условие задачи.

2. Изображаем условие графически в произвольной системе отсчета, указав действующие на тело силы, силу упругости и величину смещения.

3. Записываем закон Гука.

Применяем третий закон Ньютона, записывая его сразу в проекциях:

4. Решаем уравнения в общем виде.

Откуда получаем:

5. Подставляем величины в общее решение, вычисляем.

6. Ответ: Надо приложить силу 10000 Н.

Задача 1. В результате полученного толчка кирпич начал скользить вниз по неподвижной ленте конвейера, расположенной под углом α = 30° к горизонтальной плоскости. Определите модуль и направление ускорения кирпича, если коэффициент трения скольжения кирпича о ленту конвейера μ = 0,6.

Р е ш е н и е. Направим ось ОХ вдоль наклонной ленты конвейера вниз, а ось OY перпендикулярно ленте конвейера вверх (рис. 3.26). Так как кирпич движется вдоль оси ОХ, то его ускорение может быть направлено только вдоль этой оси вниз либо вверх. По второму закону Ньютона

m = m + + _тр. (1)

Запишем уравнение (1) в проекциях на оси ОХ и OY:

mа_x = mg sinα - F_тр, (2)
0 = N - mg cosα.

Модуль силы трения скольжения выразим через коэффициент трения р и модуль силы нормальной реакции опоры N:

F_тр = μN = μmg cosα. (3)

Подставив выражение (3) в уравнение (2), получим mа_х = mg sin&alpha - μm cosα. Окончательно а = g(sin&alpha - μcosα).

Из формулы следует, что проекция ускорения кирпича на ось ОХ может быть положительной, отрицательной и равной нулю: если sina > μcosα, то а_х > 0 (вектор ускорения направлен вдоль ленты конвейера вниз); если sinα = μcosα, то а_х = 0 (кирпич движется без ускорения); наконец, если sinα < μcosα, то а_х < 0 (вектор ускорения направлен вдоль ленты конвейера вверх).

Для случая, рассматриваемого в задаче, а_х = -0,2 м/с². Следовательно, ускорение кирпича направлено вдоль ленты конвейера вверх и модуль этого ускорения а = 0,2 м/с².