Как найти силу тяги через коэффициент сопротивления

Задачи на Движение
под действием нескольких сил с решениями

Тренировочные задания для подготовки к контрольным, самостоятельным, проверочным и диагностическим работам по теме «ЗАДАЧИ на Движение под действием нескольких сил с решениями»

---

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1.
Автомобиль массой 5 т трогается с места с ускорением 0,6 м/с². Найти силу тяги, если коэффициент сопротивления движению равен 0,04.

ОТВЕТ: F_тяг = 5 кН.

РЕШЕНИЕ:

---

Задача № 2.
Определить, пользуясь графиком, как движется поезд и какова сила тяги локомотива, если известно, что масса поезда 2500 т, а коэффициент сопротивления 0,025.

ОТВЕТ: Поезд движется равнозамедленно с ускорением 0,2 м/с². F_тяги = 125 кН.

Задача № 3.
Троллейбус массой 10 т, трогаясь с места, на пути 50 м приобрел скорость 10 м/с. Найти коэффициент сопротивления, если сила тяги равна 14 кН.

ОТВЕТ: µ ≈ 0,04.

Задача № 4.
Автомобиль массой 3 т трогается из состояния покоя по горизонтальному пути в течение 10 с под действием силы тяги 3000 Н. Определите, с каким ускорением движется автомобиль при разгоне и какой скорости он достигает за это время? Коэффициент сопротивления движения 0,02.

ОТВЕТ: а = 0,8 м/с²; v = 8 м/с.

Задача № 5.
Груз массой 50 кг равноускоренно поднимают с помощью каната вертикально вверх в течение 2 с на высоту 10 м. Определить силу натяжения каната.

ОТВЕТ: 740 Н.

Задача № 6.
Тело массой 100 кг, двигавшееся вертикально вниз со скоростью 6 м/с, тормозится до остановки в течение 4 с. Определить силу натяжения каната, к которому прикреплено это тело.

ОТВЕТ: 1,13 кН.

Задача № 7.
Тело массой 0,6 кг падает вертикально вниз с ускорением 9,4 м/с². Чему равна средняя сила сопротивления воздуха?

ОТВЕТ: Fc = 0,24 Н = 240 мН.

Задача № 8.
Метеорологическая ракета массой 400 кг стартуя вертикально вверх, за первые 5 с поднялась н; высоту 250 м. Найти силу тяги, если средняя сил; сопротивления воздуха на этом участке равна 2 кН.

ОТВЕТ: F_T = 14 кН.

Задача № 9.
Автомобиль массой 1 т поднимается по шоссе с уклоном 30° под действием силы тяги 7 кН. Найти ускорение автомобиля, считая, что сила сопротивления не зависит от скорости движения. Коэффициент сопротивления равен 0,1. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с².

ОТВЕТ: a ≈ 1,13 м/с².

Задача № 10.
Телега массой 500 кг начинает двигаться вверх по наклонной дороге. Через 10 с от начала движения она проходит 100 м. Определите силу тяги телеги, если длина уклона дороги 1,5 км, подъем 100 м и коэффициент трения равен 0,4.

ОТВЕТ: F_T ≈ 3350 Н.

Задача № 11.
Тележка массой 5 кг движется по горизонтальной поверхности под действием гири массой 2 кг, прикрепленной к концу нерастяжимой нити, перекинутой через неподвижный блок. Определить натяжение нити и ускорение движения тележки, если коэффициент трения тележки о плоскость 0,1. Массами блока и нити, а также трением в блоке пренебречь.

ОТВЕТ: Т = 15,4 Н;  а = 2,1 м/с².

Задача № 12.
Шарик массой 500 г, подвешенный на нерастяжимой нити длиной 1 м, совершает колебания в вертикальной плоскости. Найти силу натяжения нити в момент, когда она образует с вертикалью угол 60°. Скорость шарика в этот момент 1,5 м/с.

ОТВЕТ: ≈ 3,6 Н.

Задача № 13.
Груз массой 30 кг придавливается к вертикальной стене силой 100 Н. Чему должна быть равна сила тяги, чтобы груз равномерно двигался вертикально вверх? Определить значение минимальной силы F, которой можно удержать тело в покое. Коэффициент трения о поверхность 0,2. Ускорение свободного падения принять 10 м/с².

ОТВЕТ: F_тяги = 320 H;  F_{т min} = 280 H (минимальная сила).

---

Конспект урока по физике «ЗАДАЧИ на Движение под действием нескольких сил с решениями». Тренировочные задания для подготовки к контрольным, самостоятельным, проверочным и диагностическим работам. Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по физике для 7-11 классов
• Найти конспект через Кодификатор ОГЭ по физике
• Найти конспект через Кодификатор ЕГЭ по физике

Как найти силу тяги автомобиля?

Основное понятие силы тяги в физике

Она служит для обеспечения нахождения данного тела в состоянии равновесия.

Когда сила тяги прекращает свое действие — это может привести к следующим последствиям:

• остановка, которая связана с силой трения;
• состояние вязкости окружающей среды;
• множество других сопутствующих факторов и сил.

Для тела, на которое оказывает свое воздействие сила тяги, характерно постоянное движение. И обозначается следующим значение, а именно: [(v=operatorname{cons} t)]

Особым, частным случаем данного движения является состояние покоя.

При котором, скорость равна нулевому значению.

Чтобы тело поменяло свое состояние, и изменило скорость своего движения, необходимо приложить к нему силу тяги. При данных условиях скорость тела будет изменяться, причиной этого является получаемое ускорение. Также ускорение может быть отрицательным, в таком случае будет наблюдаться замедление скорости.

Показатель величины ускорения по закону физики обратно пропорционален массе тела.

Из состояния инерции труднее всего вывести тело более массивное и тяжелое.

Также величина ускорения прямо пропорциональна значению интенсивности силы, которая оказывает воздействие на тело.

Данное утверждение можно преобразовать и вывести в виде формулы:

Данная формула наглядно характеризует второй закон Ньютона.

Основные формулы для расчета силы тяги

Наглядно силу тяги можно рассмотреть на примере спортсмена штангиста.  

Именно на данном примере можно подробно понять, как приложенная сила, может вывести тело из состояния равновесия.

Распишем все операции, выполняемые спортсменам поэтапно:

1. первоначально штанга находится в состоянии инерции, иными словами имеет состояние покоя;
2. при отрыве от поверхности земли штанги, все мышцы спортсмена имеют способность сокращаться, с силой которая не превышает вес самой штанги (иначе это звучит как: величина силы с которой ее к себе притягивает гравитация Земли);
3. при отрыве от пола, штанги на определенную высоту, происходит процесс ускорения;

Силой тяги для снаряда, который осуществляет движение будет являться величина силы с которой сокращаются мышцы спортсмена.

Для данного случая, обязательно должно соблюдаться следующее условие:

[F_{M}>F_{T} text {. то есть } F_{M}>m times g]

Где:

•  [F_{m}] — сила, с которой происходит сокращение мышечной массы (сила тяги для данного случая);
• [F_{т}] сила тяжести или гравитационная;
•  m —  масса, которая оказывает воздействие на тело;
•  g — показатель ускорение свободного падения.

Характер движения тела по инерции всегда нужно уметь отличать от движения, которое совершается равномерно. Следовательно, в случае, когда сила тяги имеет способность уравновешиваться сторонними силами (противодействующими).

---

Например:

Автомобиль совершает движение и его двигатель находится в состоянии работы. Работающий двигатель придает силу на колеса, через трансмиссию, проделывая следующие операции:  

• преодолевает силу трения, которая возникает внутри всего механизма;
• сопротивление воздуха;
• процесс трения колес о любую поверхность.

Для определения силы тяги, необходимо знать следующие данные:

•  t — время, за которое происходит разгон транспортного средства;
• [v] — необходимая скорость;
• m — непосредственная масса автомобиля.

Сила определяется по формуле:

[F=m times frac{V}{t}]

Из формулы видно, что ускорение выражено как: деление скорости на время разгона транспортного средства:

[a=frac{V}{t}]

---

Через мощность можно выразить силу.

Если высокая мощность, то следует что, время за которое источник развивает силу будет уменьшаться.  А именно: способность разогнать тело определенной массы равной m до необходимой величины скорости движения.

---

Значение совершаемой работы прямо пропорционально силе и вычисляется по формуле:

[A=F times s]

Где: S — расстояние, на которое при помощи силы, перемещается тело;

---

Расстояние можно определить по формуле, выразив его через скорость тела и время движения:

[s=v cdot t]

---

Затем определяется мощность, которая должна выполнять в единицу времени и выражается следующей формулой:

[mathrm{N}=frac{d}{t}]

Окончательное уравнение выражает так:

[frac{A}{t}=frac{F cdot V cdot t}{t} Rightarrow N=F cdot V Rightarrow F=frac{N}{V}]

Пример решения задачи на определение силы тяги

Нужно определить показатель силы тяги транспортного средства. Оно движется с ускорением равным a. Масса автомобиля равна 1,5 тонны и сила трения составляет 10 процентов от всей силы тяжести.

Сила тяги будет определяться как сумма двух основных сил:

• Автомобиль, который разгоняется с заданным значением ускорения: [F_{1}=m cdot a]

Где: m — масса автомобиля, a —  показатель ускорения.

• Преодоление силы трения:

[F_{2}=mu cdot m cdot g]

Где: [mu] —  коэффициент, который характеризует силу трения, g  — значение ускорения свободного падения.

Все числовые известные значения подставим в формулу, и вычислим нужное нам значение силы. В процессе вычисления все единицы измерения переводятся в единицы системы СИ, а именно: килограммы.

[F=F_{1}+F_{2}=m cdot a+mu cdot m cdot g]

[mathrm{F}=1500 cdot 3+0.1 cdot 9.8 cdot 1500=1500 cdot(3+0.98)=5970]

Ответ: 5970.

Пример решения задачи №36.

Автомобиль массой m = 2 т движется равномерно по горизонтальному шоссе. Найти силу тяги автомобиля , если коэффициент сопротивления движению k = 0,02.

Решение:

Прежде чем выполнить чертеж, подумаем, какие силы приложены к автомобилю со стороны других тел. Бесспорно, что на автомобиль действует сила тяжести , направленная вертикально вниз. Она должна быть уравновешена силой реакции опоры , направленной вертикально вверх, поскольку вдоль вертикального направления автомобиль не движется. Кроме того, на автомобиль действует сила тяги , направленная, допустим, вправо. Эта сила согласно первому закону Ньютона должна быть уравновешена силой сопротивления движению , которая должна быть в этом случае направлена влево и равна по модулю силе тяги.

С учетом сказанного выполним чертеж (рис. 9-12).

Поскольку автомобиль движется равномерно и прямолинейно, векторная сумма всех сил, приложенных к нему со стороны других тел (сила тяжести — со стороны Земли, сила реакции опоры — со стороны дорожного покрытия, сила тяги -со стороны мотора и сила трения -со стороны неровностей поверхности дороги), равна нулю.

Поэтому в векторной записи первый закон Ньютона примет вид

Записывая этот же закон для модулей проекций сил на координатные оси, мы должны учесть, что каждой из этих сил соответствует уравновешивающая ее другая сила, равная по модулю, но антинаправленная ей. Поэтому для модулей сил второй закон Ньютона примет вид

По аналогии с силой трения сила сопротивления прямо пропорциональна силе давления автомобиля на дорожное полотно: .

По третьему закону Ньютона сила давления автомобиля на дорогу равна по модулю силе, с которой дорога «давит» на автомобиль, т. е. силе реакции опоры :

Подставив в последнее равенство вместо силы реакции опоры численно равную ей в этой задаче силу тяжести , мы получим окончательно:

Переведем все единицы в СИ: кг. Проверим единицу измерения полученной величины. Должен получиться ньютон (Н):

Подставим числа и произведем вычисления:

Ответ: Н.

Эта задача взята со страницы подробного решения задач по физике, там теория и задачи по всем темам физики, можете посмотреть:

Физика — задачи с решениями и примерами

Возможно вам будут полезны ещё вот эти задачи:

Пример решения задачи №34. Тело массой m равномерно перемещается в горизонтальном направлении под действием силы , направленной под углом а к горизонту (рис. 9-2). Кроме силы тяжести , на него еще действуют сила трения сила реакции опоры .

Пример решения задачи №35. Тело под действием силы тяги движется равномерно и прямолинейно вверх по наклонной плоскости с углом наклона при основании а (рис. 9-3). Силой трения можно пренебречь (например, в условии ни о силе трения, ни о коэффициенте трения ничего не сказано).

Пример решения задачи №37. Груз массой m = 100 кг равномерно перемещают по поверхности, прилагая силу под углом к горизонту. Коэффициент трения . Найти величину этой силы.

Пример решения задачи №38. Как легче передвигать тело, к которому прикреплена рукоятка, расположенная под углом к горизонту: тянуть или толкать (рис. 9-14)? Коэффициент трения тела о горизонтальную поверхность равен . Определите отношение силы прилагаемой к телу, когда его тянут за рукоятку, к силе , прилагаемой, когда его толкают перед собой.

Как найти силу тяги

Силу тяги, приводящей тело в движение, вы найдете, рассчитав векторную сумму всех сил, действующих на тело. При равномерном движении по горизонтальной поверхности сила тяги компенсирует силы сопротивления движению. В случае если тело движется по наклонной плоскости, ему приходится преодолевать еще и силу тяжести — при расчетах учитывайте это.

Вам понадобится

• динамометр, весы, таблица коэффициентов трения, акселерометр.

Инструкция

Непосредственное измерение силы тяги Положите тело на поверхность, по которой вы будете его перемещать. Прикрепите к нему динамометр и начните двигать с постоянной скоростью, снимите показания динамометра в ньютонах — это и будет значение силы тяги.

Измерение силы тяги, действующей на прямолинейно движущееся телоВ том случае, если тело движется по горизонтальному участку пути, узнайте материалы, из которых сделано тело и поверхность. В таблице коэффициентов трения для разных материалов, подберите нужную комбинацию и соответствующий ей коэффициент. С помощью весов или любым другим способом измерьте массу двигающегося тела. Измерьте ускорение, с которым движется тело акселерометром или рассчитайте его, если известны скорости в начале и конце пути и его длина или время прохождения. Для того чтобы найти силу тяги, умножьте коэффициент трения на 9,81 (ускорение свободного падения), прибавьте к результату значение ускорения, а получившееся число умножьте на массу тела (F=m•(μ•9,81+a)). Если тело движется равномерно, ускорение будет равно нулю.

В том случае, если тело движется по наклонной плоскости, измерьте угол ее наклона. Чтобы найти силу тяги в случае, когда тело поднимается по ней, умножите коэффициент трения на 9,81 и косинус угла наклона плоскости к горизонту, к этому числу прибавьте произведение 9,81 на синус этого угла, к полученному результату прибавьте ускорение. Полученное число умножьте на массу тела, которую нужно измерить заранее F=m•(μ•9,81•Cos(α)+9,81•Sin(α)+a). При свободном падении тела роль силы тяги выполняет сила тяжести. Для того чтобы найти ее, нужно массу тела умножить на ускорение свободного падения (9,81): F=m•9,81.

Видео по теме

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?