Динамика, найти скорость, зная массу, мощность и коэф. трения
Найти скорость, зная массу, мощность и коэф. трения качения
#20882
2015-01-21 14:19 GMT
Доброго времени суток. Не смог решить подобную задачу:
Поезд массой 1000 тонн идет по горизонтальному участку пути с постоянной скоростью. Коэффициент трения качения равен 0,05. Развиваемая тепловозом мощность 5 МВт. Найти скорость поезда?
Заранее спасибо за любую помощь)
#20883
2015-01-21 15:33 GMT
Поскольку движение равномерное — сила тяги равна силе трения
(F_t=kmg)
работа есть
(A=F_tS=kmgS)
Мощность
(N=frac{A}{t}=frac{kmgS}{t}=kmgV)
откуда и находим скорость
S — пройденный путь
Задачи на Движение
под действием силы трения
Тренировочные задания для подготовки к контрольным,
самостоятельным и диагностическим работам по теме
«ЗАДАЧИ на Движение под действием силы трения» + Решения
Модуль силы трения скольжения можно определить по формуле: Fтр = µN, где µ — коэффициент трения, N— модуль силы нормального давления (и силы реакции опоры). Максимальная сила трения покоя: (Fтр)мах = µN. При одинаковых условиях сила трения скольжения намного больше силы трения качения. Вектор силы трения скольжения всегда направлен противоположно вектору скорости тела. Коэффициент трения можно определить по формуле: µ = Fтр/N. Это величина безразмерная.
Если на тело действует только сила трения, то такое тело движется равнозамедленно до остановки. Расстояние, которое тело проходит до остановки, называют тормозным путем. Обозначают буквой l. Время торможения — время, нужное для остановки.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1.
Автомобиль массой 5 т движется с постоянной скоростью по прямой горизонтальной дороге. Коэффициент трения шин о дорогу равен 0,03. Определите силу тяги, развиваемую двигателем.
ОТВЕТ: Fтяги = 1470 Н.
РЕШЕНИЕ:
Задача № 2.
Сани со стальными полозьями перемещают равномерно по льду, прилагая горизонтальное усилие 2 Н. Каков вес саней?
ОТВЕТ: Вес саней 100 Н.
Нажмите на спойлер, чтобы увидеть РЕШЕНИЕ
Задача № 3.
Деревянный брусок массой 3 кг тянут по горизонтальной деревянной доске с помощью пружины. Коэффициент трения равен 0,3. Найти удлинение пружины, если ее жесткость 10 кН/м.
ОТВЕТ: Удлинение пружины 0,09 см.
Нажмите на спойлер, чтобы увидеть РЕШЕНИЕ
Задача № 4.
Велосипедист, ехавший со скоростью 36 км/ч, увидел примерно в 10 м от себя препятствие и резко затормозил. Успеет ли велосипедист остановиться до препятствия?
ОТВЕТ: Велосипедист успеет остановиться до препятствия, так как S = 10 м (расстояние до препятствия), а тормозной путь велосипедиста ≈ 7 м. Если скорость движения возрастет вдвое, то тормозной путь увеличится в 4 раза.
Нажмите на спойлер, чтобы увидеть РЕШЕНИЕ
Задача № 5.
Автомобиль движется со скоростью 10 м/с по гладкой горизонтальной дороге. Пройдя с выключенным мотором расстояние 150 м, автомобиль останавливается. Сколько времени автомобиль двигался с выключенным мотором и каков коэффициент трения при его движении?
ОТВЕТ: t = 30 с; µ = 0,033.
Нажмите на спойлер, чтобы увидеть РЕШЕНИЕ
ЗАДАЧИ на Движение под действием силы трения
Задача № 6.
Лыжник массой 60 кг, имеющий в конце спуска скорость 10 м/с, останавливается через 40 с после окончания спуска. Определить величину силы сопротивления.
ОТВЕТ: Fтp = 15 Н.
Нажмите на спойлер, чтобы увидеть РЕШЕНИЕ
Задача № 7.
Тело скользит равномерно по наклонной плоскости с углом наклона 30°. Определите коэффициент трения тела о плоскость.
ОТВЕТ: µ ≈ 0,58.
Нажмите на спойлер, чтобы увидеть РЕШЕНИЕ
Задача № 8.
С какой наибольшей скоростью может ехать мотоциклист по горизонтальной плоскости, описывая дугу радиусом 80 м, если коэффициент трения резины о почву 0,4? На какой угол от вертикального положения он при этом отклоняется?
ОТВЕТ: vмах = 17,7 м/с = 64 км/ч — наибольшая скорость движения; a ≈ 22°.
Нажмите на спойлер, чтобы увидеть РЕШЕНИЕ
Задача № 9.
Шофер грузовика, едущего со скоростью 72 км/ч, заметил на дороге знак. Сможет ли он, не сбавляя скорости, проехать поворот, если его радиус равен 25 м? Считать коэффициент трения шин о дорогу 0,4.
ОТВЕТ: Шофер должен уменьшить скорость движения, так как радиус окружности, которую опишет грузовик при данной скорости, 100 м, а радиус поворота — 25 м. В противном случае грузовик занесет на обочину дороги.
Нажмите на спойлер, чтобы увидеть РЕШЕНИЕ
Дополнительный материал для решения задач
Конспект урока по физике «ЗАДАЧИ на Движение под действием силы трения 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
«Любую задачу реально выполнить,
если
разбить ее на выполнимые части»
Данная
тема будет посвящена решению задач на силы трения и изучению движение тела с
учетом сил трения.
Задача 1. Упряжка ездовых собак может тянуть по снегу
сани с максимальной силой 500 Н. Какой массы саней с грузом может перемещать
данная упряжка собак, двигаясь равномерно, если коэффициент трения саней о снег
составляет 0,1?
|
ДАНО: |
РЕШЕНИЕ: Запишем второй закон Ньютона В проекциях на ось Ох: В проекциях на ось Оу: Сила трения: Тогда искомая масса равна |
|
|
Ответ: 500 кг.
Задача 2. Мальчик начинает тянуть санки по снегу,
прилагая силу 20 Н, направленную под углом 30о к горизонту.
Определите ускорение, с которым движутся санки, если их масса равна 4 кг, а
коэффициент трения между санками и снегом равен 0,01.
|
ДАНО: |
РЕШЕНИЕ: Запишем второй закон Ньютона В проекциях на ось Ох: В проекциях на ось Оу: Из последнего уравнения выразим значение силы нормальной Сила трения определяется по формуле Тогда Тогда ускорение санок равно |
|
|
Ответ: 4,3 м/с2.
Задача 3. Определите наименьший радиус поворота,
который может сделать автомобиль, движущийся со скоростью 15 м/с, если
коэффициент трения между шинами автомобиля и дорогой равен 0,1.
|
ДАНО: |
РЕШЕНИЕ: Запишем второй закон Ньютона для рассматриваемого случая В проекциях на ось Ох: В проекциях на ось Оу: Сила трения определяется по формуле Центростремительное ускорение определяется по формуле С учётом последней формулы получаем |
|
|
Ответ: 225 м.
Задача 4. Автомобиль массой 3500 кг, разгоняясь из
состояния покоя, достигает скорости 10 м/с, а затем продолжает движение с
выключенным двигателем до полной остановки. Определите весь путь, пройденный
автомобилем за время движения, если сила тяги двигателя составляет 3500 Н, а
коэффициент трения шин о дорогу равен 0,02.
|
ДАНО: |
РЕШЕНИЕ: Запишем второй закон Ньютона В проекциях на ось Ох: В проекциях на ось Оу: Сила трения определяется по формуле Тогда получаем Путь, пройденный автомобилем на разгонном участке Перейдем к рассмотрению второго участка движения автомобиля Запишем второй закон Ньютона для второго участка В проекциях на ось Ох: В проекциях на ось Оу: Сила трения определяется по формуле Тогда получаем Длина участка торможения: Весь путь, пройденный автомобилем, складывается из длин |
Ответ: 312,5 м.
Ф.камень
Кинетическая энергия= работе силы трения.
Ек=Атр.
Ек=m*v^2 / 2. ( m -масса, v- cкорость) .
Атр=м*m*g*S. ( м (мю) — коэффициент трения, g -ускорение свободного падения=10м/c^2 S -путь) приравняем
m*v^2 / 2=м*m*g*S. сократим на массу
v^2 / 2=м*g*S. выразим скорость
v=корень квадратный из 2*м*g*S.
Как найти ускорение с помощью коэффициента трения — еще одна важная и общепринятая тема, которую необходимо решить. Это фактор, который определенным образом увеличивает ускорение.
Когда тело находится в движении, оно будет продолжать движение до тех пор, пока на него не подействует сила, изменяющая размеры объекта. Таким образом, этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока скорость не будет увеличена или уменьшена.
Как только объект изменяет скорость, он либо ускоряется (положительно), либо замедляется (отрицательно), обычно в направлении, противоположном движению. Изменение скорости также известно как скорость с точки зрения физики.
Изменение скорости происходит в другое время, и, следовательно, это будет влиять на ускорение движущегося тела либо положительно, либо отрицательно. Внезапный рывок в системе также влияет на ускорение.
Когда тело находится в движении, на него влияет несколько факторов, и одним из них является ускорение, на которое будет влиять термин, называемый трением. Постепенно мы будем иметь дело с нахождением ускорения с помощью коэффициент трения.
Мы можем продолжать говорить об ускорении по-разному, но когда на ускорение влияет другой фактор, нам нужно сосредоточиться на этом. Трение — это, по сути, фактор, присутствующий между телом и активной поверхностью.
Понимание трения и коэффициента фиксации
Прежде чем мы углубимся в это подробно, необходимы первые знания о трении и коэффициенте трения. Трение по сути, это сила, которая сопротивляется движению при ходьбе, беге и т. д.
Между объектом и поверхностью присутствует небольшой фактор, который называется трением. Эта конкретная сила называется силой трения. Эта сила помогает любому случайному телу в действии двигаться.
Когда поверхность шероховатая, трение больше, а когда поверхность гладкая, трение меньше. Таким образом, когда трение увеличивается, ускорение уменьшается, а когда трение уменьшается, ускорение уменьшается. Это также базовое понимание в знакомых терминах.
Теперь давайте посмотрим, что именно означает коэффициент трения. Этот коэффициент трения представляет собой безразмерный коэффициент, представляющий собой соотношение между нормальной силой и силой трения движущегося тела.
Итак, все мы знаем, что движению тела способствуют несколько различных аспектов. Так или иначе, он будет ускоряться. Во-первых, это изменение скорости, называемое скоростью, которое помогает в подвижности тела.
В некоторых случаях это тоже кажется существенным. Это будет внешняя сила или любая другая сила и чистая сила в целом. Фактор, называемый трением, вносит большой вклад в движение любого объекта или тела. Коэффициент трения будет определять, сколько силы потребуется для такого движения тела.
Поскольку это мера отношения, она будет иметь нулевые размеры, а значение будет варьироваться от минимального 0 до максимального значения 0.5. Также может быть коэффициент трения, который может быть больше единицы.
Как найти ускорение по коэффициенту трения
Требуется знание формулы для определения ускорения. Согласно второму закону Ньютона, ускорение пропорционально силе и косвенно пропорционально массе объекта.
Следовательно, мы получаем его как а = Ф / м. это формула базового ускорения без каких-либо атрибутов. Когда трение действует на тело и его движение, не менее важен тип поверхности.
Таким образом, формула изменяется в соответствии с коэффициентом трения, a = (fn-μ) / m. μ известен как коэффициент трения, и он указывает количество силы, необходимой для дальнейшего движения тела.
Давайте посмотрим, как это сделать, на лучшем примере. Трение весом 10 кг прикладывается к правому трению 7 Н. Допускается ускорение на неровной поверхности. Сила трения имеет значение 0.3 Н. Теперь вычислите ускорение объекта.
а = (20 — 0.3) / 7
а = 19.7 / 7
a = 2.81 мс-2
Вот как найти ускорение с коэффициентом трения. Но где использовать коэффициент трения — это вопрос. Мы тоже с этим разберемся. В вопросе прямо дана постоянная силы трения.
Сила трения и сила нормали не будут указаны явно, но значения могут быть нарисованы с использованием коэффициента трения. По приведенным данным мы должны рассчитать коэффициент трения, чтобы применить его к формуле и найти ускорение.
Задача о том, как найти ускорение по коэффициенту трения
Проблема:
Автомобиль весом 1100 кг с коэффициентом трения μ = 0.95 относительно шин. Теперь определим ускорение. Он движется с силой 880 Н.
Решение:
Нам нужно понять эту проблему, используя диаграмму свободного тела. Теперь давайте погрузимся в движение автомобиля и силы, действующие на него. Поскольку автомобиль находится в движении, на него будет воздействовать как можно больше сил.
Мы знаем, что по умолчанию на тело действует нормальная сила; теперь, когда он находится в движении, действует также сила трения.
Значение, данное для коэффициента трения: μ = 0.95. Здесь нам нужно найти фрикционную и нормальные силы, так как коэффициент значение трения уже задано.
Отметим, что нормальная сила равна силе гравитации. Известно, что сила тяжести составляет 9.8 мс-1. А теперь это значение, умноженное на массу, дает нормальную силу. Fn = 1100 × 9.8 = 10780.
Сила трения — это коэффициент трения, умноженный на нормальную силу. Следовательно ff = 10241. Теперь, когда сила трения найдена, следующим шагом будет определение ускорения. Сила трения также считается чистой силой.
а = ф / м
а = 10241/1100
а = 9.31 мс-2
Часто задаваемые вопросы
Как найти скорость с трением?
Поскольку ускорение можно найти с помощью трения, можно найти и скорость, поскольку это не что иное, как изменение скорости.
Во-первых, нам нужно известна начальная скорость и сила тяжести. Таким образом, скорость с учетом трения находится по формуле: начальная скорость минус коэффициент трения, умноженный на силу тяжести и заданное время. v(t) = v0 – µ g t.
Как найти коэффициент трения?
Коэффициент трения — это фактор, который присутствует между движущимся телом и поверхностью, с которой оно движется.
Формула для коэффициента трения: μ = (сила трения) / (сила в норме). Еще один момент, который следует отметить, заключается в том, что сила трения иногда равна чистой силе, действующей на тело, что упрощает вычисление ускорения. Нормальная сила рассчитывается путем умножения силы тяжести и массу тела.
Какие бывают типы трения?
Статическое и кинетическое трение — это два разных типа, которые подпадают под одну тему трения.
Статическое трение называется трением, когда тело не движется. Из самого слова «статика» очевидно, что ничего не движется. В таких случаях найденное трение называется трением покоя. Когда тело выходит из равновесия, это также происходит из-за трения, которое называется кинетическим трением. Статическое и кинетическое трение различается в зависимости от случая и условий.
Почему статическое трение называется так?
Статическое трение называется так, потому что это сила, противодействующая неподвижному телу.
Когда тело не движется и остается в положении равновесия, трение, действующее на тело, называется трением покоя. Это трение всегда действует в направлении, противоположном силе, действующей вместе с движением тела, даже когда оно не действует.