--> Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷ ïî òåìå «Ðàâíîâåñèå òâ¸ðäûõ òåë». Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 7. Ðàâíîâåñèå àáñîëþòíî òâ¸ðäûõ òåë

 


§ 52. Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷ ïî òåìå «Ðàâíîâåñèå òâ¸ðäûõ òåë»

Ïðè ðåøåíèè çàäà÷ ñòàòèêè íàäî èñïîëüçîâàòü óñëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ (7.9). Ïðè÷¸ì îò âåêòîðíîãî óðàâíåíèÿ äëÿ ñóììû ñèë ñëåäóåò ïåðåéòè ê ïðîåêöèÿì ñèë íà êîîðäèíàòíûå îñè. Èíîãäà óäîáíåå ðåøàòü çàäà÷ó, èñïîëüçóÿ ãåîìåòðè÷åñêîå ïðàâèëî ñëîæåíèÿ âåêòîðîâ. Ïðè ðàâíîâåñèè ìíîãîóãîëüíèê ñèë äîëæåí áûòü çàìêíóòûì, òàê êàê ñóììà ñèë ðàâíà íóëþ (ïîäîáíûé ïðèìåð áóäåò ðàññìîòðåí íèæå).

Ïðè çàïèñè äëÿ ïðàâèëà ìîìåíòîâ ñèë íàäî ïîäóìàòü, êàê âûáðàòü îñü, ÷òîáû ïëå÷è ñèë îïðåäåëÿëèñü íàèáîëåå ïðîñòî è â ñóììå ìîìåíòîâ ñèë ñîäåðæàëîñü ìåíüøå ñëàãàåìûõ.

 çàäà÷àõ ÷àñòî ðàññìàòðèâàþòñÿ ñòåðæíè, êîòîðûå ñêðåïëÿþòñÿ øàðíèðíî. Ïðè ýòîì èìååòñÿ â âèäó, ÷òî òðåíèå â øàðíèðå îòñóòñòâóåò.

Ãðóç âèñèò íà äâóõ òðîñàõ

Çàäà÷à 1. Ãðóç âèñèò íà äâóõ òðîñàõ (ðèñ. 7.5, à). Óãîë ÀÑ ðàâåí 120°. Ñèëà òÿæåñòè, äåéñòâóþùàÿ íà ãðóç, ðàâíà 600 Í. Îïðåäåëèòå ñèëû íàòÿæåíèÿ òðîñîâ ÀÑ è ÑÂ.

Ð å ø å í è å. Ñèëû íàòÿæåíèÿ òðîñîâ îáîçíà÷èì ÷åðåç 1 è 2. Ýòè ñèëû íàïðàâëåíû âäîëü òðîñîâ îò òî÷êè Ñ (ðèñ. 7.5, á). Êðîìå ýòèõ ñèë, íà òî÷êó Ñ äåéñòâóåò ñèëà òÿæåñòè m. Òî÷êà Ñ íàõîäèòñÿ â ðàâíîâåñèè. Ñëåäîâàòåëüíî, ñóììà ñèë, äåéñòâóþùèõ íà íå¸, ðàâíà íóëþ:

1 + 2 + m = 0.

Îñè êîîðäèíàò âûáåðåì òàê, êàê ïîêàçàíî íà ðèñóíêå (7.5, â). Ïðè ðàâíîâåñèè ñóììà ïðîåêöèé âñåõ ñèë íà îñè êîîðäèíàò ðàâíà íóëþ:

T1x + T2õ + mgõ = 0,     Ò1ó + Ò2ó + mgy = 0,

èëè

T1 - T1cos60° = 0,     T1cos30° - mg = 0.

Îòñþäà

Ò2 = T1cos60° ≈ 345 Í.

Çàäà÷à 2. Äâåðü ëþêà ÀÎ, êîòîðàÿ ìîæåò ïîâîðà÷èâàòüñÿ â øàðíèðå Î áåç òðåíèÿ, óäåðæèâàåòñÿ â ãîðèçîíòàëüíîì ïîëîæåíèè âåð¸âêîé (ðèñ. 7.6, à). Îïðåäåëèòå íàòÿæåíèå âåð¸âêè è ñèëó ðåàêöèè øàðíèðà, åñëè âåð¸âêà îáðàçóåò ñ äâåðüþ óãîë α = 60°. Äâåðü îäíîðîäíà è íà íå¸ äåéñòâóåò ñèëà òÿæåñòè 300 Í.

Ð å ø å í è å. Íà äâåðü ëþêà äåéñòâóþò òðè ñèëû (ðèñ. 7.6, á): ñèëà òÿæåñòè m, ïðèëîæåííàÿ ê ñåðåäèíå äâåðè â òî÷êå D, ñèëà íàòÿæåíèÿ ñî ñòîðîíû âåð¸âêè è ñèëà ðåàêöèè ñî ñòîðîíû øàðíèðà.

Âûáåðåì îñè êîîðäèíàò òàê, êàê ïîêàçàíî íà ðèñóíêå (7.6, á). Ïîñêîëüêó äâåðü íàõîäèòñÿ â ðàâíîâåñèè, òî ñóììà ìîìåíòîâ âñåõ ñèë îòíîñèòåëüíî, íàïðèìåð, øàðíèðà ðàâíà íóëþ: Ì1 + Ì + Ì2 = 0.

Çäåñü M1, Ì, Ì2 — ìîìåíòû ñèë , m è . Íàéä¸ì ïëå÷è ýòèõ ñèë, îáîçíà÷èâ |ÀÎ| = l. Òîãäà OD = l/2 — ïëå÷î ñèëû m, ÑÎ = AOsinα = lsinα — ïëå÷î ñèëû . Ïëå÷î ñèëû ðàâíî íóëþ, òàê êàê îíà ïðèëîæåíà â øàðíèðå.

Çíà÷èò, Ì1 = -Tlsinα, Ì2 = 0.

Òåïåðü çàïèøåì ïðàâèëî ìîìåíòîâ ñèë, ó÷èòûâàÿ çíàêè ýòèõ ìîìåíòîâ:

Îòñþäà íàõîäèì ñèëó íàòÿæåíèÿ âåð¸âêè:

íàõîäèì ñèëó íàòÿæåíèÿ âåð¸âêè

Äëÿ íàõîæäåíèÿ ñèëû ðåàêöèè øàðíèðà âîñïîëüçóåìñÿ ïåðâûì óñëîâèåì ðàâíîâåñèÿ:

m + + =0.

Çàïèøåì ýòî âåêòîðíîå óðàâíåíèå â ïðîåêöèÿõ íà êîîðäèíàòíûå îñè:

—Òõ + Nx = 0, Òó + Ny - mg = 0,

èëè Nõ = Òcosα,

Îòñþäà Nõ = 86,5 H;     Nõy = 150 H.

Ìîäóëü ñèëû N ðàâåí

Óãîë, êîòîðûé îáðàçóåò ñèëà ñ êîîðäèíàòíîé îñüþ OY:

Óãîë, êîòîðûé îáðàçóåò ñèëà

Çàäà÷à 3. Ëåñòíèöà ïðèñëîíåíà ê ñòåíå. Ïðè êàêîì ìèíèìàëüíîì óãëå íàêëîíà ê ïîëó îíà íå áóäåò ïàäàòü? Êîýôôèöèåíòû òðåíèÿ ìåæäó ëåñòíèöåé è ñòåíîé è ìåæäó ëåñòíèöåé è ïîëîì ñîîòâåòñòâåííî ðàâíû μ1 è μ2.

Ëåñòíèöà ïðèñëîíåíà ê ñòåíå. Ïðè êàêîì ìèíèìàëüíîì óãëå íàêëîíà ê ïîëó îíà íå áóäåò ïàäàòü?

Ð å ø å í è å. Íà ëåñòíèöó äåéñòâóþò ñëåäóþùèå ñèëû (ðèñ. 7.7): òÿæåñòè m, íîðìàëüíîé ðåàêöèè ñî ñòîðîíû ñòåíû 1 è ïîëà 2, òðåíèÿ òð1 è òð2.

Ïåðâîå óñëîâèå ðàâíîâåñèÿ äëÿ ëåñòíèöû èìååò âèä

m + 1 + 2 + òð1 + òð2 = 0.                     (1)

Äëÿ çàïèñè ïðàâèëà ìîìåíòîâ âûáåðåì îñü âðàùåíèÿ, ïðîõîäÿùóþ ÷åðåç òî÷êó Ñ, è çàïèøåì:

Äëÿ çàïèñè ïðàâèëà ìîìåíòîâ âûáåðåì îñü âðàùåíèÿ

Èç ïîñëåäíåãî óðàâíåíèÿ ñëåäóåò:

Âûðàçèì ñèëû N1 è Fòp1 ÷åðåç ñèëó òÿæåñòè. Äëÿ ýòîãî çàïèøåì óðàâíåíèå (1) â ïðîåêöèÿõ íà îñè êîîðäèíàò:

íà îñü X: N1 - F.rp2 = Î,
íà îñü Y: Fòp1 + N2 - mg = 0.

Ïî óñëîâèþ çàäà÷è òðåáóåòñÿ íàéòè ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå óãëà amin, ïîýòîìó áåð¸ì ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ ñèë òðåíèÿ, ò. å. Fòp1 = μ1N1, è Fòp2 = μ2N2

Òîãäà

Çàäà÷è äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî ðåøåíèÿ

1. Äëÿ çàïóñêà ïëàíåðà ïðèìåíÿþò ðåçèíîâûé êàíàò. Îïðåäåëèòå ñèëó, ñ êîòîðîé ïëàíåð äåéñòâóåò íà êàíàò, â òîò ìîìåíò, êîãäà äâå ïîëîâèíû êàíàòà ñîñòàâëÿþò ìåæäó ñîáîé óãîë 90°, à êàæäàÿ èç íèõ ðàñòÿíóòà ñèëîé 500 Í.

2. Ê êîíöó ðóêîÿòêè ãàå÷íîãî êëþ÷à äëèíîé 20 ñì ïðèëîæåíà ñèëà 50 Í ïîä óãëîì 60° ïî îòíîøåíèþ ê ðóêîÿòêå êëþ÷à. Îïðåäåëèòå ìîìåíò ýòîé ñèëû.

3. ×åëîâåê, îòêðûâàÿ äâåðü, ïðèêëàäûâàåò ñèëó 4 Í, êîòîðàÿ íàïðàâëåíà ïîä óãëîì 60° ê ïëîñêîñòè äâåðè â ãîðèçîíòàëüíîì íàïðàâëåíèè. Ìîìåíò ñèëû ðàâåí 3,5 Í • ì. Îïðåäåëèòå ðàññòîÿíèå îò ðó÷êè äî îñè âðàùåíèÿ äâåðè.

4. Òðóáà ìàññîé 14 êã ëåæèò íà çåìëå. Êàêóþ ñèëó íàäî ïðèëîæèòü ê îäíîìó èç êîíöîâ òðóáû, ÷òîáû åãî ñëåãêà ïðèïîäíÿòü?

5. Íà òðàïåöèè ñèäèò ãèìíàñò ìàññîé 60 êã. Îí ðàñïîëîæåí íà ðàññòîÿíèè 1/3 å¸ äëèíû, ñ÷èòàÿ îò îäíîãî èç å¸ êîíöîâ. Îïðåäåëèòå íàòÿæåíèå òðîñîâ, íà êîòîðûõ ïîäâåøåíà òðàïåöèÿ.


Ïîâòîðèòå ìàòåðèàë ãëàâû 7 ïî ñëåäóþùåìó ïëàíó

1. Âûïèøèòå îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è ôèçè÷åñêèå âåëè÷èíû è äàéòå èì îïðåäåëåíèå.

2. Ñôîðìóëèðóéòå çàêîíû è çàïèøèòå îñíîâíûå ôîðìóëû.

3. Óêàæèòå åäèíèöû ôèçè÷åñêèõ âåëè÷èí è èõ âûðàæåíèå ÷åðåç îñíîâíûå åäèíèöû ÑÈ.

4. Îïèøèòå îñíîâíûå îïûòû, ïîäòâåðæäàþùèå îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè.

«Ñòàòèêà — ÷àñòíûé ñëó÷àé äèíàìèêè»

    1. Ðàçëè÷íûå âèäû ðàâíîâåñèÿ òåë. Ýêñïåðèìåíòû, ïîêàçûâàþùèå ðàâíîâåñèå òåë. Ãèìíàñò íà êàíàòå.

    2. Öåíòð òÿæåñòè è öåíòð ìàññ. Ýêñïåðèìåíòàëüíîå îïðåäåëåíèå öåíòðà òÿæåñòè.

«Èññëåäîâàíèå óñëîâèé ðàâíîâåñèÿ ïëàâàþùåãî òåëà»

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->