На скользящую шайбу действуют три силы: сила тяжести, сила трения и сила реакции опоры. По третьему закону Ньютона мы знаем, что вес равен по модулю силе реакции опоры, т.к. эти две силы являются силами взаимодействия шайбы и поверхности. Для горизонтального участка направим ось Y вертикально вверх, ось Х по направлению движения шайбы. Для наклонного ось Y направим перпендикулярно поверхности, ось X вниз по склону.
1) На горизонтальной поверхности сила реакции опоры (а стало быть и вес) будет равна по модулю силе тяжести (трение не в счёт, так как его направление перпендикулярно действию этих сил). Об этом мы можем судить по тому, что шайба не ускоряется по оси Y, т.е. действие сил скомпенсировано. Итак, P=N=mg=10 (если g=10) На наклонной поверхности сила реакции опоры будет равна проекции силы тяжести на ось Y, или mgcosα, P=10*√2/2=5√2
2) На горизонтальной поверхности ускорение будет зависеть лишь от силы трения (две другие скомпенсированы). a=F/m=0.2*10/1=2
3) Обычно с улучшением качества обработки поверхности коэффициент трения и соответственно сила трения уменьшается, т.е. поверхность становится более гладкой. Однако в случае со льдом это не так. Лёд скользок потому, что при замерзании расширяется (в отличие от других материалов), и под давлением начинает таять. Таким образом, между телом и поверхностью льда всегда существует прослойка воды, по которой и осуществляется скольжение. Но на гладкий лёд будет оказываться меньшее давление, чем на неровный, в силу большей площади соприкосновения. Конечно, если лёд разбивать, то скользить он будет хуже, но бугристая ледяная поверхность более скользкая, чем ровная.
Дано:
m(N2) = 2 г = 2*10^(-3) кг
М(N2) = 28 г/моль = 28*10^(-3) кг/моль
Т = 280 К
R = 8,31 Дж/(моль*К)
Ек - ?
Формула средней кинетической энергии поступательного движения молекулы:
Ек(ср.) = (3/2)kT
Тогда чтобы найти суммарную кинетическую энергию надо умножить энергию одной молекулы на количество молекул:
Ек = Ек(ср.) * N
Найдём количество молекул N из соотношения массы газа m и массы одной молекулы m0:
m = m0*N
N = m/m0
Масса m0 неизвестна, тогда выразим и её - через соотношение молярной массы М и m0:
M = m0*Na, где Na - число Авогадро
m0 = M/Na
Подставляем выражение для m0 в уравнение для N:
N = m/m0 = m/(M/Na) = (m*Na)/M
Теперь подставим это уравнение в формулу для Ек, упростим, перемножив постоянную Авогадро и постоянную Больцмана, и найдём значение:
Ек = Ек(ср.) * N = (3/2)kT * (m*Na)/M = (3*(k*Na)*mT) / (2M)
k*Na = R - универсальная газовая постоянная
Ек = (3*R*mT) / (2M) = (3*8,31*2*10^(-3)*280) / (2*28*10^(-3)) = 3*8,31*10*10^(-3-(-3)) = 3*8,31*10 = 3*83,1 = 249,3 Дж
ответ: 249,3 Дж.
1) На горизонтальной поверхности сила реакции опоры (а стало быть и вес) будет равна по модулю силе тяжести (трение не в счёт, так как его направление перпендикулярно действию этих сил). Об этом мы можем судить по тому, что шайба не ускоряется по оси Y, т.е. действие сил скомпенсировано. Итак, P=N=mg=10 (если g=10)
На наклонной поверхности сила реакции опоры будет равна проекции силы тяжести на ось Y, или mgcosα, P=10*√2/2=5√2
2) На горизонтальной поверхности ускорение будет зависеть лишь от силы трения (две другие скомпенсированы). a=F/m=0.2*10/1=2
3) Обычно с улучшением качества обработки поверхности коэффициент трения и соответственно сила трения уменьшается, т.е. поверхность становится более гладкой. Однако в случае со льдом это не так. Лёд скользок потому, что при замерзании расширяется (в отличие от других материалов), и под давлением начинает таять. Таким образом, между телом и поверхностью льда всегда существует прослойка воды, по которой и осуществляется скольжение. Но на гладкий лёд будет оказываться меньшее давление, чем на неровный, в силу большей площади соприкосновения. Конечно, если лёд разбивать, то скользить он будет хуже, но бугристая ледяная поверхность более скользкая, чем ровная.