30 ! ответить на вопросы, .

1) как изменяется и почему отношение линейных ускорений груза m, если грузы m1 сдвинуть к центру?

2) используя схему установки, укажите силы, действующие на тела системы. какая сила создает вращающий момент? укажите плечо этой силы. запишите закон сохранения (изменения) энергии для данной системы.

3) что называется моментом силы относительно неподвижной точки и неподвижной оси, как он направлен, как определяется его модуль?

Это задача на динамику механического движения, на второй и третий законы Ньютона, на нахождение равнодействующей силы. Можете так и вбить в поиске: "задачи на второй закон Ньютона". Среди подобных задач очень популярны те, в которых груз скатывается с наклонной плоскости. Ну и вот эта - где груз (чаще - санки) тянут с определённой силой под различными углами к горизонту.

Дано:

Fт = 81 H; m = 14 кг; α = 22,8°; g = 10 м/с²

Найти:

N - ?

Главное - правильно составить рисунок, тогда всё становится очевидным. Груз движется под действием силы. В условиях не говорится как он движется - равномерно или ускорено. Поэтому надо считать, что он движется с ускорением. Второй закон Ньютона - его можно понимать так, что если тело движется с ускорением, то существует некая сила, вызывающая это ускорение:

F = ma

(то есть существует причина этого. Кстати, динамика - неважно в каком разделе физики: электро-, гидро- и т.д. - это отдел того или иного раздела физики, который изучает причину действий тел. Вот, например, в механике динамика - это изучение причин движения тел).

И является эта сила равнодействующей всех приложенных к телу отдельных сил:

F = R = ma

Получается, что на груз действуют: сила реакции опоры N, сила тяжести mg, сила тяги Fт и сила трения Fтр. Уравнение динамики:

N + mg + Fт + Fтр = R = ma

Уравнение в таком виде мы не сможем решить сразу. Надо анализировать силы по осям.

Ось Y:

Сила реакции опоры сонаправлена с осью (будет со знаком "плюс"). А сила тяжести - противонаправлена с ней (будет со знаком "минус"). Кроме того, в этой оси действует составляющая силы тяги Fт*sina.

Почему именно синус, а не косинус, или тангенс с котангенсом? В задачах, где силы действуют под углом к горизонту (или к вертикали) или скорость тела направлена под углом к горизонту, всегда надо смотреть на то, каким получается прямоугольный треугольник и какая именно в нём сторона будет являться тем или иным катетом (потому что гипотенуза известна заранее - ведь угол всегда находится между гипотенузой и одним из катетов). Надо знать определения параметров угла и как они находятся. Синус - это отношение дальнего от угла катета к гипотенузе. А косинус - отношение ближнего к углу катета к гипотенузе (смотри рисунок). Если глянуть теперь на вектор силы тяги Fт, то можно понять: её вертикальная составляющая Fт*sina является произведением силы на синус именно потому, что синус равен отношению составляющей силы к самой силе. Не всегда будут получаться такие очевидные треугольники. Например, в задачах с наклонной плоскостью необходимо определять синус, косинус, тангенс или котангенс, исходя из подобия треугольников и взаимной перпендикулярности их сторон. Звучит, наверное, сложно. Но на самом деле нет - после решения пары-тройки задач определять название параметра угла будет просто.

Для сил, действующих по осям, тоже составляем уравнение второго закона Ньютона:

N + Fт*sina + (-mg) = N + Fт*sina - mg = ma = m*a = 0

Тело не двигается в плоскости оси: не взлетает, не колеблется, не погружается в землю. Значит, в оси Y у тела нет ускорения, то есть оно движется с постоянной скоростью, которая равна нулю - другими словами тело покоится. Значит, силы уравновешивают друг друга - сумма сил, направленных вверх, равна силе тяжести, направленной вниз:

N + Fт*sina - mg = 0 => N + Fт*sina = mg

Собственно, уже можно ответить на вопрос задачи, т.к. все необходимые данные у нас есть. Выражаем силу реакции опоры и высчитываем её:

N = mg - Fт*sina = 14*10 - 81*sin(22,8°) = 140 - 81*0,38751... = 140 - 31,38876... = 140 - 31,4 = 108,6 Н

ОТВЕТ: N = примерно 108,6 Н.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

Правильные схемы 2

неправильные 1,3,4

Объяснение:

В схеме 1 нет источника питания (батареи).

В схеме 3 Вольтметр включен в разрыв цепи. Вольтметр имеет очень большое сопротивление и ток в цепи будет мизерным ( у идеального вольтметра сопротивление стремится в бесконечность).

В схеме амперметр включен параллельно лампочке. Амперметр имеет очень маленькое сопротивление (в идеале стремится к нулю) и в таком включении весь ток потечет через амперметр. Лампочка не загорится. Вольтметр тоже включен в разрыв цепи. (Смотри объяснение для схемы 3).