Задачі на знаходження сили

Задача 17, 2.18 Струмінь води перетином 6 см2 вдаряється об стінку під кутом 600 до нормалі і пружно відбивається від стінки без втрати швидкості.
Знайти силу, яка діє на стінку, якщо відомо, що швидкість течії води в струмині 12 м/с.

Дано:

Розв’язання:

  Переведемо деякі величини в одиниці СІ:
- площа поперечного перерізу струменя води.

Знайти:
F

         За час об стінку вдаряється маса води ,
де - густина води, - об'єм води, - довжина струменя води.
За законом збереження імпульсу маємо .   (*)
Нехай - швидкість з якою вода потрапляє на стінку (під кутом за умовою), тоді - швидкість, з якою вода відбивається від стінки, за умовою втрати швидкості немає, тому v=v1=v2.
Звідси отримаємо приріст швидкості:

Отже, згідно (*) виражаємо силу, яка діє на стінку:

Відповідь: F=86,4 H.

 

Задача 18, 2.12 Тіло масою 0,5 кг рухається прямолінійно, при цьому залежність пройденого шляху від часу задається рівнянням s=A-Bt+Ct2-Dt3, де C=5 м/с2, D=1 м/с3.
Знайти силу, яка діє на тіло в кінці першої секунди руху.


Дано:

Розв’язання:

Згідно з ІІ законом Ньютона:
.
- швидкість тіла в момент часу t;
- прискорення тіла в момент часу t.
За ньютонівським законом обчислюємо силу, яка діє на тіло в кінці першої секунди руху:


Відповідь: F=2 H.

Знайти:
F

 

Задача 20, 2.30 Дві гирі масами 2 кг і 1 кг з'єднані ниткою , яка перекинута через невагомий блок.
Знайти:
1) прискорення, з яким рухаються гирі;
2) силу натягу нитки.
Тертям у блоці знехтувати.

Дано:
m1=2 кг;
m2=1 кг.

Розв’язання:

Запишемо ІІ закон Ньютона:
,  (*)
де a - прискорення, з яким рухаються гирі;
F - рівнодійна всіх сил, яка складається з сили тяжіння гирь ,  і сили натягу нитки .
Припустимо, що нитка невагома і нерозтяжна, тоді
1) сила натягу в усіх точках однакова;
2) прискорення гирь однакові за модулем і протилежно напрямлені, оскільки за один й той же час вантажі проходять один шлях. 

 

Знайти:
a, T.

 
Вісь y направимо вертикально вниз вздовж дії сил тяжіння гирок і натягу нитки.
Очевидно, що гирка з більшою масою рухатиметься вниз, а гиря з меншою масою підніматиметься вгору.      
Спроектуємо основне рівняння динаміки (*) на вісь y:

(додамо обидва рівняння), 

Отримаємо,
- прискорення, з яким рухаються гирі.
Із системи рівнянь знаходимо:
- силу натягу нитки.

Відповідь: a=3,27 м/с2, T=13,07 Н.

При підготовці до практикуму з фізики, а саме відповідей до задач з механіки користувалися популярними довідниками та наступними книгами.

Використана література:

  1. Волькенштейн В. С.   Сборник задач по общему курсу физики: Учебное пособие. - 11-е изд., перераб. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1985. – 384 с.
  2. Кушнір Р. М. Загальна фізика. Механіка. Молекулярна фізика. Навч. посібн.– Львів: Видавничий центр ЛНУ ім. Івана Франка, 2003. – 404 с.
Ви тут:
Задачі на знаходження сили