Научный форум dxdy
Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки
Сила давления тела, движущегося по выпуклому мосту
 |
Последний раз редактировалось fizika132123 05.10.2016, 19:43, всего редактировалось 1 раз.
| Заслуженный участник |
 |
Последний раз редактировалось StaticZero 05.10.2016, 19:58, всего редактировалось 1 раз.
На грузовик действуют две силы: сила тяжести и сила реакции моста. Очевидно, они направлены в разные стороны вдоль одной прямой. Если колёсной базой грузовика по сравнению с радиусом кривизны моста можно пренебречь, то можно считать, что они и приложены в одной точке — центре масс грузовика.
А второй закон Ньютона говорит, что масса на ускорение грузовика равно векторной сумме действующих сил. Если мы всё хорошо спроектируем и направим ось вниз (к Земле), то получим
Объяснения всех этих вещей, по-моему, проще намного в неинерциальных системах, связанных с ускоряющимися телами.
PS: если рассмотреть вогнутый мост, то только 
в проекции на ту же ось знак свой поменяет, ибо Земля и центр кривизны теперь будут находится по разные стороны от поверхности, что напротив, приведёт к увеличению веса грузовика.
| Заслуженный участник |
 |
Представьте себе, что вы подпрыгиваете. В момент прыжка, в его наивысшей точке, какая сила давления на пол? Нулевая. А сила тяжести на вас? 
Вы хорошо делаете, что не принимаете «объяснений» с «центробежными силами». Это не соответствует школьной логике объяснений, которую надо усвоить очень хорошо. В школьной логике есть понятие «центростремительный» (в центр), и нет понятия «центробежный» (от центра). К сожалению, слово «центробежный» сильно вошло в фольклор, и часто встречается в объяснениях, особенно в некачественных «объяснениях», когда и объясняющий сам толком не понимает сути, и слушателю не может её хорошо изложить.
| Заслуженный участник |
|
Последний раз редактировалось StaticZero 05.10.2016, 21:54, всего редактировалось 2 раз(а).
| Заслуженный участник |
|
Совершенно бессмысленно пытаться составить полную «классификацию» и «систематику» сил в природе и в физических задачах.
| Заслуженный участник |
|
| Заслуженный участник |
|
Я часто слышу от разных людей даже на физическом факультете, что центростремительная сила чему-то равна.
| Заслуженный участник |
|
|
(Как правильно объяснить ребенку?)
Если у меня сын спросит что и как, я ему отвечу скорее всего, что центробежный и центростремительный это одно и тоже, а знак надо определять интуитивно, представляя себе груз на веревке, или представляя себя на американских горках, где увеличение силы реакции опоры надежно ощущается непосредственно задом во «впадинах» и уменьшение ощущается на «горбах».
Но я бы хотел знать, как правильно надо ответить.
Если очень быстро проезжать на машине по выпуклому мосту
Автомобиль массой 2 т проезжает верхнюю точку выпуклого моста, двигаясь с постоянной по модулю скоростью 36 км/ч. Радиус кривизны моста равен 40 м. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения, характеризующих движение автомобиля по мосту.
1) Равнодействующая сил, действующих на автомобиль в верхней точке моста, сонаправлена с его скоростью.
2) Сила, с которой мост действует на автомобиль в верхней точке моста, меньше 20 000 Н и направлена вертикально вниз.
3) В верхней точке моста автомобиль действует на мост с силой, равной 15 000 Н.
5) Ускорение автомобиля в верхней точке моста направлено противоположно его скорости.
Переведем скорость 
Рассмотрим рисунок, поясняющий движение автомобиля по выпуклому мосту.
1. Неверно. Равнодействующая сил реакции опоры N и силы тяжести mg по второму закону Ньютона сонаправлена с вектором ускорения. А т. к. автомобиль движется по окружности, то ускорение направлено к центру окружности, т. е. вниз. Следовательно, и равнодействующая направлена вниз. Скорость автомобиля при движении по окружности направлена по касательной (в данном случае — горизонтально).
2. Неверно. Сила, с которой мост действует на автомобиль — сила реакции опоры — направлена вертикально вверх.
3. Верно. Сила, с которой автомобиль действует на мост, равна весу тела. По третьему закону Ньютона P = N. Найдём силу реакции опоры по второму закону Ньютона 
Центростремительное ускорение равно 
Значит, Р = 15 кН.
4. Верно. (см. пункт 3).
5. Неверно. Вектор ускорения направлен вертикально вниз, вектор скорости — горизонтально (см. пункт 1).
1624. Что означает выражение «машину занесло на повороте»? Почему это происходит?
Это означает что центробежная сила оказалось больше силы сцепления машины с дорогой и как следствие, срыв машины с дороги. Из-за большой скорости прохождения поворота и радиуса кривизны поворота.
1625. Почему при быстрой езде по кругу мотоциклист сильно наклоняется к центру круга?
Для того чтобы скомпенсировать центробежную силу. И остается в равновесии.
1626. При повороте в воздухе самолет опускает вниз то крыло, в какую сторону поворачивает. Корабль при повороте в воде опускает вниз борт, противоположный стороне поворота. Почему?
Центробежная сила наклоняет корабль, в сторону противоположную повороту.
1627. Почему наездники в цирке свободно держатся на том боку седла, который обращен к центру арены, а на противоположном боку седла им удержаться гораздо труднее?
Центробежная сила прижимает всадника к лошади, если всадник располагается на внутреннем боку. А если на внешнем, то эта же сила его выталкивает из седла.
1628. При вращении шарика на резинке, резинка растягивается, причем тем сильнее, чем быстрее вращается шарик. Почему резинка растягивается?
Резинка под действием центробежной силы растягивается пропорционально квадрату скорости вращения резинки.
1629. Велосипедист, двигаясь на большой скорости, может преодолеть чертово колесо (рис. 220). Почему велосипедист не падает в верхней точке петли?
При достаточно большой скорости центробежная сила в момент проезда петли, будет больше силы тяжести. Следовательно она удержит велосипедиста на петле.
1630. Кубик массой 0,4 кг положили на грампластинку на расстоянии 0,2 м от ее центра (рис. 221). При вращении пластинки линейная скорость кубика равна 0,2 м/с. Каково ускорение кубика? Какая сила удерживает кубик на пластинке и чему она равна?
1631. Мотоцикл проходит поворот радиусом 20 м. Коэффициент трения между колесами и землей равен 0,7. С какой наибольшей скоростью может двигаться мотоцикл, чтобы не возникло заноса?
1632. Во время дождя коэффициент трения между колесами мотоцикла и землей уменьшается до 0,1. Решите предыдущую задачу для дождливой погоды. Во сколько раз найденная вами скорость мотоцикла из предыдущей задачи будет меньше во время дождя?
1633. Определите центростремительную силу, действующую на вагон метро массой 16 т, когда он движется со скоростью 8 м/с по закруглению радиусом 80 м.
1634. Постройте траекторию движения тела, брошенного горизонтально со скоростью 30 м/сек с высоты 80 м. Определите, на каком расстоянии от места бросания тело упадет на землю и скорость его в момент удара о землю. Сопротивление воздуха не учитывать. Принять g = 10 м/сек2.
1635. С мачты парохода с высоты 10 м над палубой уронили мяч. Скорость парохода 18 км/час. На сколько успеет переместиться пароход за время падения мяча? Где упадет мяч? Какова траектория движения мяча по отношению к поверхности моря? Какова скорость мяча в момент удара о палубу?
1636. На краю стола лежит кусочек мела. Мелу сообщили горизонтальный толчок по направлению, перпендикулярному к классной доске. След от удара мела о доску лежит на 20 см ниже поверхности стола. Расстояние доски от края стола 1 м. Определите начальную скорость мела.
1638. Грузовик массой 5000 кг движется со скоростью 28,8 км/ч по выпуклому мосту с радиусом кривизны 0,04 км. С какой силой давит грузовик на середину моста? С какой скоростью он должен ехать, чтобы не оказывать давления на верхнюю точку моста?
1639. Тепловоз массой 15 т движется по вогнутому мосту с радиусом кривизны 0,05 км. Сила давления тепловоза на середину моста равна 149,5 кН. Какова скорость тепловоза?
1640. Автофургон идет по закруглению радиусом 200 м со скоростью 72 км/ч. При этом внутри фургона производится взвешивание на пружинных весах груза массой 49 кг. Определите показания пружинных весов.
1641. Самолет делает «мертвую петлю» радиусом 0,245 км в вертикальной плоскости. При какой наименьшей скорости самолета в верхней части петли летчик не будет отрываться от кресла?
1642. Самолет, летящий со скоростью 360 км/ч, описывает в вертикальной плоскости «петлю Нестерова» радиусом 0,2 км. Во сколько раз сила, прижимающая летчика к сиденью в нижней точке петли, больше его веса?
1643. Самолет, летящий со скоростью 540 км/ч, описывает в вертикальной плоскости «мертвую петлю» радиусом 500 м. Во сколько раз сила, прижимающая летчика к сиденью, в нижней точке петли больше силы, прижимающей летчика к сиденью, в верхней точке петли?
1644. Коленчатый вал двигателя делает 3600 об/мин. Найдите угловую скорость и период вращения коленчатого вала.
1645. Винт вертолета вращается с частотой 1500 об/мин. Скорость полета вертолета 72 км/ч. Сколько оборотов сделает винт на пути 120 км?
1646. Определите угол поворота Земли вокруг собственной оси за 120 мин.
1647. Коленчатый вал радиусом 2 см делает два оборота за ОД с. Какова частота вращения вала? Найдите угловую и линейную скорости точек поверхности вала.
1648. Самолет летит на широте Санкт-Петербурга (60°). Его пассажиры и экипаж видят, что за окнами иллюминаторов все время светло, ночь не наступает. В каком направлении и с какой скоростью летит самолет? (Радиус Земли 6400 км.)
1649. Вал радиусом 10 см с прикрепленной к нему нитью начал равномерно вращаться. Через 5 с на него намоталось 15 м нити. Найти период, частоту и угловую скорость вращения вала.
1650. Диаметр точильного камня равен 0,3 м. Линейная скорость точек на его рабочей поверхности равна 10 м/с. Определите угловую скорость, частоту и период вращения точильного камня. Сколько оборотов он сделает за 1,5 мин? На какой угол он повернется за это же время?
1651. Шкив радиусом 50 см делает 110 об/мин. Определите период вращения и линейную скорость точек, лежащих на окружности шкива. Какой путь пройдет одна из этих точек за 2 мин?
1652. Капля краски на ободе колеса, имеющего диаметр 20 см движется с линейной скоростью 628 см/с. Сколько оборотов шкив делает за минуту?
1653. Для качественной шлифовки поверхность наждачного круга не должна иметь линейную скорость более 50 м/с. На шлифовальной машине такой круг диаметром в 200 мм делает 3000 оборотов в минуту. Допустима ли такая скорость?
1654. Шлифовальный круг радиусом 30 см равномерно вращается вокруг оси в его центре О (рис. 222). Линейная скорость точки А на круге равна 3,5 м/с. Определите линейную скорость точки Б, расположенной на расстоянии 5 см от оси вращения.
1655. Укажите направление ускорения движущегося тела в положениях А и В, показанных на рисунке 223.
1656. На рисунке 224 показана рука, вращающая камень, привязанный к веревке. Укажите, какие силы действуют на камень, на веревку, на руку, и изобразите их векторами. Если в положении, показанном на рисунке, веревка оборвется, то как будет двигаться камень?
1657. На прибор, состоящий из стержня, по которому могут скользить два шарика: масса одного в 2 раза больше массы другого. Оба шарика связаны нитью так, что центры тяжести их расположены друг от друга на расстоянии 12 см. Весь прибор приводится во вращение вокруг вертикальной оси. Рассчитайте, на каком расстоянии от оси вращения должны быть расположены шарики, чтобы при вращении прибора они оставались на месте, не скользили по стержню.
1658. Если на веревке привязать маленькое ведерко с водой, то можно это ведерко вращать по кругу и вода из него не выльется. Изготовьте ведерко из жестяной банки и проделайте такой опыт. Постарайтесь объяснить его.
1659. Радиус окружности, по которой движется конец секундной стрелки, 0,8 см, минутной — 2 см, часовой — 1,5 см. Найдите линейные и угловые скорости стрелок.
1660. Ведущее колесо паровоза диаметром 1,6 м делает 120 оборотов в минуту. С какой скоростью движется паровоз?
1661. Найдите линейную и угловую скорости точки земной поверхности на широте Москвы при суточном вращении Земли вокруг оси. Считать радиус Земли равным 6400 км.
1662. Во сколько раз линейная скорость конца минутной стрелки больше линейной скорости конца часовой стрелки, если минутная стрелка в 1,2 раза длиннее часовой?
1663. Колесо катится без проскальзывания со скоростью 5 м/с. Найдите скорости точек А, В, С, D, Е (рис. 226) относительно Земли. Расстояние от точки Е до центра колеса равно половине радиуса.
1664. Скорость движения электровоза 90 км/ч, диаметр его колес 1,2 м. Каков период вращения колес?
1665. Велосипед движется по закруглению радиусом 10 м со скоростью 21,6 км/ч. Каково центростремительное ускорение велосипеда?
1666. Мотокар движется по закруглению радиусом 20 м с центростремительным ускорением 5 м/с2. Какова скорость мотокара?
1667. Масса планеты Марс составляет 0,11 массы Земли. Во сколько раз первая космическая скорость для Марса меньше, чем для Земли, если его радиус равен 0,53 радиуса Земли?
1668. Космический корабль удалился от поверхности Земли на расстояние, равное радиусу Земли. Какую скорость он должен развить, чтобы вращаться по окружности вокруг Земли?
1669. Искусственный спутник Земли движется по круговой орбите вокруг Земли на высоте, равной 4000 км над поверхностью Земли. Найдите его скорость и период обращения.
1670. Искусственный спутник Земли находится на круговой орбите на расстоянии 6600 км от центра Земли. Какова скорость его движения? Сколько оборотов вокруг Земли за сутки совершит спутник?
1671. Астероид удален от центра Солнца в среднем на расстояние 1,7 • 108 км. Оцените скорость его движения по орбите и период обращения вокруг Солнца.
1672. Искусственный спутник движется в плоскости земного экватора и с Земли кажется неподвижным. Какова скорость спутника? Найдите расстояние от спутника до центра Земли.
Если очень быстро проезжать на машине по выпуклому мосту, то в его наивысшей точке можно испытать непривычное ощущение лёгкости. Благодаря какому физическому явлению
так происходит? В чём оно состоит?
Всего ответов: 3
Ответы
250 метров делишь на 125 км/час и умнозаешь на 2 тонны = 4 секунды
p0-плотность водыv1=3/4 v3p0gv/4=pgv => p=3p0/4=3000/4 = 750 кг/м^3ответ: p= 750 кг/м^3
т.к соединены последовательно, то r=r1+r2
не закипит, и, даже не нагреется до температуры кипения. для простоты будем полагать, что температура кипения 100 градусов по цельсию.
что бы вода закипела, необходимо сделать 2 вещи:
1. надо довести до температуры кипения.
2. обеспечить непрерывный поток тепла во время кипения.
при этом нельзя забывать, что тепло передается от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. как закипает вода в кастрюле? нагретое дно кастрюли обеспечивает необходимый приток тепла и до кипения и во время кипения, так как температура дна больше чем температура воды в кастрюле. источник тепла дает тепла больше, чем уносится из воды при кипении.
а в кружке температура воды никогда не достигнет 100 градусов из-за тепловых потерь (стенки кружки, испарение воды в кружке). но даже если бы удалось довести эту воду до температуры кипения, оно бы сразу прекратилось, потому что источник тепла для кружки (вода в кастрюле) имеет температуру 100 градусов. она не может передавать тепло, необходимое для кипения воде в кружке, потому что их температуры сравнялись.