Задача 8.1. Пуля массой 8 г движется в стволе автомата с ускорением 600 000 м/с2. С какой силой действуют пороховые газы на пулю?
Дано:
m = 8 г = 8 * 10^-3 кг
а = 6 * 10^5 м/с²
-----------------------------------
F - ?
Решение:
Согласно второму закону Ньютона
а = F/m
Отсюда
F = ma
F = 8 * 10^-3 * 6 * 10^5 = 4,8 кН
Задача 8.2. Какое максимальное ускорение может сообщить автомобилю сила трения на горизонтальном участке дороги при коэффициенте трения 0,5?
μ = 0,5
-------------
а - ?
Запишим второй закон Ньютона в проекции на ось Ох
Ох: m| a | = Fтр.
m| a | = μN
При N = mg
m| a | = μmg
| a | = μg
| a | = 0,5 * 10 = 5 м/с²
Задача 8.3. Пол действием силы упругости пружины К) Н гиря движется с ускорением 2 м/с2. Чему равна масса гири?
F = ma m = F/a m = 10Н/2м/c^2 = 5кг
Задача 8.4. Человек толкает гирю массой 5 кг силой 100 Н, вектор силы направлен вертикально вверх. С каким ускорением движется гиря во время этого толчка?
Задача 8.5. Человек толкает гирю массой 5 кг силой 100 Н, вектор силы направлен вертикально вниз. С каким ускорением движется гиря во время этого толчка?
Для нахождения значения ускорения взятой гири при толчке спроецируем все силы на вертикальную ось: m * a = Fтол - Fт = Fтол - m * g, откуда выразим: а = (Fтол - m * g) / m.
Постоянные и переменные: Fтол — сила толчка гири (Fтол = 100 Н); m — масса гири (m = 5 кг); g — ускорение свободного падения (g ≈ 10 м/с2).
Вычисление: а = (Fтол - m * g) / m = (100 - 5 * 10) / 5 = 10 м/с2.
Ответ: Ускорение взятой гири во время толчка составляло 10 м/с2.
Задача 8.6. При силе тяги реактивного двигателя 2500 Н ракета стартует вертикально вверх с ускорением 40 м/с2. Чему равна масса ракеты? Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с2.
Данные задачи: F (сила тяги реактивного двигателя) = 2500 Н; a (ускорение ракеты) = 40 м/с2.
Постоянные: по условию g (ускорение свободного падения) = 10 м/с2.
Чтобы определить массу заданной ракеты, применим формулу: F = m * (a + g), откуда m = F / (a + g).
Выполним расчет: m = 2500 / (40 + 10) = 50 кг.
Ответ: Заданная ракета имеет массу 50 кг.
Задача 8.7. Катер тянет человека на водных лыжах с помощью троса. Определите ускорение движения человека при силе натяжения троса 900 Н и силе сопротивления воды 500 Н. Масса человека с лыжами 100 кг.
F = a*m
f=f/m
a=(900-500)/100=400/10=4м/с
1. Что называется силой?
Сила - это физическая величина, которая служит мерой взаимодействия тел и является причиной изменения скоростей тел или их частей.
2. Как определяется единица силы в Международной системе единиц?
Ньютон.
Исходя из второго закона Ньютона она определяется как сила, изменяющая за 1 с скорость тела массой 1 кг на 1 м/с в направлении действия силы. Таким образом, 1 Н = 1 кг·м/с2.
3. Сформулируйте второй закон Ньютона.
Второй закон Ньютона или закон силы гласит: «Ускорение тела (материальной точки) в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе». Это означает, что если пнуть мяч, он будет ускоряться, и чем сильнее его толкнуть, тем больше он будет ускоряться.
4. Как измеряют силы?
С помощью приборов, например динамометром.
5. В каких системах отсчёта выполняется второй закон Ньютона?
Второй закон Ньютона выполняется только в так называемых инерциальных системах отсчета. По определению так называют системы отсчета, в которых соблюдается. В других (неинерциальных) системах отсчета тело может испытывать ускорение, даже если на него не действуют силы со стороны других тел.
6. Какие системы отсчета называются инерциальными системами отсчёта?
Система отсчета, в которой массовая точка, выброшенная из одной и той же точки в трех разных (неплоскостных) направлениях, при каждом броске движется по прямолинейным траекториям, называется инерциальной системой отсчета.
1. В каких системах отсчёта не выполняется второй закон Ньютона?
2. Какие системы называются неинерциальными системами отсчёта?
Системы отсчета, которые движутся относительно инерциальной системы с ускорением, называются неинерциальными.
3. Какие явления наблюдаются в неинерциальных системах отсчёта?
Неинерциальная система отсчёта связана с ускоренным движением по разной траектории. Это движение определяется по отношению к инерциальным системам отсчёта. Неинерциальная система отсчёта связана с такими эффектами, как сила инерции, центробежная и сила Кориолиса. Все эти процессы возникают в результате движения, а не взаимодействия между телами. Законы Ньютона в неинерциальных системах отсчёта зачастую не работают.
4. Приведите примеры неинерциальных систем отсчёта.
Примерами неинерциальных систем отсчета могут быть следующие системы отсчета: система отсчета связанная со спутником двигающимся по эллиптической орбите, система отсчета связанная с разгоняющемся автомобилем, система отсчета связанная со свободно падающем камнем, система отсчета связанная с пулей которой выстрелили вертикально вверх.
5. Что такое силы инерции?
Силой инерции (или инерциальной силой) называют векторную величину, которая по величине равна произведению массы на разность его ускорений в инерциальной.
6. Чем отличаются силы инерции от гравитационных и электромагнитных сил?
Инерция и гравитация имеют одну суть. Гравитация - статическое проявление свойства объекта - массы. Инерция - динамическое. Так же как, эл. поле - статическое проявление свойства объекта - заряда, магнитное поле - динамическое. Самоиндукция в электромеханике - есть инерция в механике.
7. Для чего вводится понятие о силах инерции?
Это понятие вводится для объяснения воздействия на тело некоторой силы в неинерциальной системе отсчета. В инерциальной системе отсчета эта сила является прямым следствием второго закона Ньютона. Если же наблюдатель находится в неинерциальной системе отсчета (не замечает ускорение) и видит отклонение маятника (например) под действием невидимой силы, гораздо легче сказать, что это сила инерции, чем приводить доводы, которые я писал выше.