Siła powodująca zmniejszenie prędkości

  Strona główna 

  Ruch 

  Siły 

  Energia 

  Prąd  

  Atom 

Zadanie

Samochód o masie 2 ton zmniejsza swoją prędkość z wartości 90 km na godzinę do wartości 54 km na godzinę na drodze 100 m.

Jaka siła potrzebna była do takiego zmniejszenia prędkości?

Zadanie w formie ogólnej

Na poruszające się po linii prostej ciało działa siła mająca kierunek prędkości i zwrot przeciwny do zwrotu prędkości. Efektem jest zwalnianie prędkości ruchu ciała. Wyprowadzenie wzoru na siłę hamującą

Dwa ciała o różnych masach poruszają się z takim samym przyspieszeniem.
Ciało m2 ma masę 3 razy większą niż ciało m1.
Siła działająca na ciało m2 jest równa 12 N.
Jaka siła działa na ciało m1?
Warunek - nie obliczać wartości przyspieszenia.

Spisy rozwiązanych zadań z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne

370. Siła powodująca zmniejszenie prędkości

Przykładem takiego ruchu jest ruch ciała rzuconego pionowo w górę. Na ciało działa siła ciężkości skierowana do dołu, a prędkość ma zwrot skierowany do góry (przez pewien czas - do osiągnięcia najwyższego punktu toru).

Zadanie jest z zakresu dynamiki. Wykorzystamy zasady dynamiki.

Zadanie

Ciało o masie m porusza się po poziomym torze wzdłuż linii prostej. Ciało to zmniejsza swoją prędkość z v1 do v2 na drodze s.

Obliczyć:
a) siłę powodującą zmniejszenie tej prędkości;
b) przyspieszenie (opóźnienie) ciała;
c) czas, w ciągu którego działała szukana siła (czas zmiany prędkości).

Rozwiązanie - wyprowadzenie wzorów (zależności)

Potrzebne będą różne informacje i metody stosowane w mechanice. Wykorzystamy przede wszystkim model ruchu punktu materialnego z kinematyki.

Bardzo ważnym pojęciem z kinematyki jest w naszym zadaniu przyspieszenie średnie.

Podstawowym parametrem w opisie ruchu jest czas ruchu.

Kinematyka jest tylko opisem ruchu, nie podaje przyczyn zmian ruchu. O przyczynach zmiany ruchu mówi dynamika, a przede wszystkim druga zasada dynamika.

Druga zasada dynamiki obowiązuje w układach inercjalnych, tzn. takich w których spełniona jest pierwsza zasada dynamiki - zasada bezwładności.

Przyczyną zmian ruchu jest niezrównoważona siła wypadkowa.

O realnych siłach możemy mówić tylko wtedy, gdy występują dwa ciała - siła jest miarą oddziaływania ciał. Musimy wtedy pamiętać, że siły spełniają trzecią zasadę dynamiki.

Trzy zasady dynamiki tworzą trzon mechaniki, a przede wszystkim dynamiki. Nie mówią one jednak o rodzajach sił.

W przypadku ciał poruszających się w pobliżu ziemi zawsze występuje siła przeciwdziałająca ruchowi - siła oporu, gdy ciało porusza się w cieczy lub w gazie oraz siła tarcia, gdy ciało dotyka swoją powierzchnią do powierzchni innego ciała względem którego przemieszcza się.

Zadanie

Ciało o masie m porusza się po poziomym torze wzdłuż linii prostej. Ciało to zmniejsza swoją prędkość z v1 do v2 na drodze s.

Obliczyć:
a) siłę powodującą zmniejszenie tej prędkości;
b) przyspieszenie (opóźnienie) ciała;
c) czas, w ciągu którego działała szukana siła (czas zmiany prędkości).

Obliczymy wyłącznie siłę wypadkową działającą na ciało. Nie znamy innych okoliczności - oddziaływań między ciałem a otoczeniem.

W przykładzie obliczymy siłę hamującą samochód - nie interesują nas tutaj siła ciężkości, siła tarcia, siła oporów ruchu, siła napędowa silnika samochodu.

Przedstawiona tu analiza jest z założenia bardzo prosta - nie wymienia nawet wszystkich założeń i ich konsekwencji.

Wbrew pozorom często zakładamy jakieś okoliczności i wnioskujemy o skutkach.

(68kB) Ciało o masie m porusza się po poziomym torze wzdłuż linii prostej. Ciało to zmniejsza swoją prędkość

Założenia

Ruch punktu materialnego - prostoliniowy w tę samą stronę ze stałym przyspieszeniem.

Wielkości wystepujące w rozwiązaniu zadani

 a - przyspieszenie

 F - wartość siły hamującej

 m - masa ciała

 v - wartość prędkości chwilowej

 v1 - wartość prędkości początkowej

 v2 - wartość prędkości końcowej

 Δv - przyrost wartości prędkości (w zadaniu zmniejszenie wartości prędkości)

 vśr - wartość prędkości średniej

 Δt - odstęp czasu, w którym nastapiło zmniejszenie prędkości ciała

Wykorzystane prawa

 Druga zasada dynamiki

Wykorzystane definicje wielkości fizycznych

 Δv - przyrost wartości prędkości równy jest róznicy prędkości końcowej i prędkości początkowej

 a - przyspieszenie ruchu ciała

Wykorzystane prawidłowości ruchu prostoliniowego jednostajnie przyspieszonego

 Prędkość średnia równa jest połowie sumy wartości prędkości początkowej i końcowej

Indeks pojęć fizycznych znajdziesz na FIZYKONIE

FIZYKON - indeks pojęć fizycznych

Przykład

Samochód o masie 2 ton zmniejsza swoją prędkość z wartości 90 km na godzinę do wartości 54 km na godzinę na drodze 100 m.

Jaka siła potrzebna była do takiego zmniejszenia prędkości?

Przed wykonaniem obliczeń trzeba zamienić jednostki: masę trzeba wyrazić w kilogramach, prędkość zaś w metrach na sekundę.

(87kB) Samochód o masie 2 ton zmniejsza swoją prędkość z wartości 90 km na godzinę do wartości 54 km na godzinę na drodze 100 m.

Zadanie w postaci ogólnej

Wzory z fizyki = wzory potrzebne do rozwiązywania zadań

Budowa atomu - Ile jest elektronów, nukleonów, protonów w atomie konkretnego pierwiastka?

Praca mechaniczna stałej siły - przykłady obliczeń.

Energia mechaniczna ciała - przykłady wykorzystania zasady zachowania

Energia kinetyczna ciała - przykłady obliczeń

Przykłady obliczania siły dośrodkowej. Zestawy przykładów uwzględniające różne wartości masy ciał, prędkości ruchu po okręgu i promienia tego okręgu.

Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?

Energia potencjalna grawitacyjna w jednorodnym polu grawitacyjnym

Obliczenie masy Słońca Jak zmierzyć masę Słońca? Jakie dane są do tego potrzebne?

Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego

Pierwsza prędkość kosmiczna dla Ziemi. Z jaką prędkością porusza się sztuczny satelita Ziemi?

Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

Rozwiązane zadania z kinematyki

Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika)

Wielkości opisujące ruch ciała - przykłady obliczania - przemieszczenie ciała - wektor zmiany położenia ciała.

Obliczanie szybkości średniej ruchu ciała.

Pocisk o masie m grzęźnie w desce po przebyciu odległości d. Przed uderzeniem w deskę pocisk poruszał się prostopadle do deski z prędkością v. Obliczyć siłę F działającą na pocisk w desce. Przyjąć odpowiednie założenia.

Rozwiązanie

Dwa ciała o różnych masach poruszają się z takim samym przyspieszeniem. Ciało m2 ma masę 3 razy większą niż ciało m1. Siła działająca na ciało m2 jest równa 12 N. Jaka siła działa na ciało m1? Warunek - nie obliczać wartości przyspieszenia.

Z miasta A do B samochód przemieszczał się ze średnią szybkością v1=80 km/h. Drogę powrotną przebył z szybkością średnią v2=50 km/h. Jaka była średnia szybkość samochodu w czasie całej jazdy (czasu postoju nie wliczamy)?

Dwa kilogramy wody o temperaturze 10 stopni Celsjusza ogrzano do temperatury wrzenia w czajniku elektrycznym w ciągu 15 minut. Oporność R grzałki czajnika równa jest 25 omów. Jakim napięciem U zasilany był czajnik? Straty energii pomijamy. Ciepło właściwe wody c równe jest 4200 dżuli na kilogram i stopień Celsjusza. Rozwiązanie zadania

  2014-09-10/2


Pomoc z matematyki Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki


Pomoc z historii Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?


kontakt