Strona główna na telefon

426. Jakie siły występują, gdy ciało porusza się po równi pochyłej?

Ruch ciała na równi, to przykład ruchu ciała w jednorodnym polu grawitacyjnym (z udziałem jakiejś siły zewnętrznej lub bez jej udziału).

Zadanie

Ciało o masie m wciągnięto ruchem jednostajnym na szczyt równi o znanym kącie nachylenia α (alfa).

spółczynnik tarcia kinetycznego między ciałem i równią jest równy f.

Zakładamy, że równia i ciało są idealnie sprężyste (nie uginają się) a powierzchnia równi jest częścią płaszczyzny.

Obliczyć wartość siły zewnętrznej F, która powodowała ten ruch.

Etapy rozwiązania zadania

wynik końcowy - siła zewnętrzna

Siły działające na ciało znajdujące się na równi

Rozkład sił działających na ciało znajdujące się na równi

Równia pochyła - rozkład sił na równi. Ruch ciała na równi.

Ruch jednostajny ciała wzdłuż równi - zadanie.

Jakie siły występują, gdy ciało porusza się po równi pochyłej w jednorodnym polu grawitacyjnym?

Przykład zadania z ruchem ciała po równi uwzględniającego istnienie tarcia

Ciało o masie m wciągnięto ruchem jednostajnym na szczyt równi o znanym kącie nachylenia α.
Współczynnik tarcia kinetycznego między ciałem i równią jest równy f.

Zakładamy, że równia i ciało są idealnie sprężyste (nie uginają się) – powierzchnia równi jest częścią płaszczyzny.

Obliczyć wartość siły zewnętrznej, która powodowała ten ruch.

Czym jest ta siła, jakie są jej cechy?

Ruch jednostajny ciał wzdłuż równi

Powrót do treści zadania

Rozwiązanie zadania

Zakładamy, że znajdujemy się w układzie inercjalnym - spełniona jest pierwsza zasada dynamiki (zasada bezwładności).
Ruch ciała jest ruchem prostoliniowym jednostajnym, czyli wypadkowa siła działająca na ciało jest równa zero.

Siły działające na ciało na równi

Na ciało znajdujące się na równi działają cztery siły:

Ruch jednostajny ciał wzdłuż równi

Powrót do treści zadania

Siły

ciężar ciała;

siła reakcji podłoża (równi);

siła tarcia;

siła zewnętrzna dla układu ciało, równia, pole grawitacyjne.

Siła zewnętrzna:

działa wzdłuż równi;

ma stałą wartość;

zwrócona jest w górę równi.

Rozkładamy siłę ciężaru ciała na:

siłę równoległą do równi (siłę "zsuwającą") i

siłę nacisku ciała na równię.

Rozkład sił na równi

Otrzymujemy teraz pięć sił (pomijamy siłę ciężaru):

Ruch jednostajny ciał wzdłuż równi

Powrót do treści zadania

Siły

siła reakcji podłoża (równi);

siła tarcia;

siła zewnętrzna;

siła zsuwająca;

siła nacisku.

Na takiej równi:

siła nacisku jest równa ciężaru ciała razy cos α

siła „zsuwająca” równa jest iloczynowi ciężaru ciała przez sin α

Otrzymujemy dwie grupy sił:

siły działające wzdłuż równi;

siły działające prostopadle do równi.

Siły działające prostopadle do równi to:

siła nacisku;

siła reakcji podłoża.

Siły te mają:

ten sam kierunek;

przeciwne zwroty;

tę samą wartość.

Siły działające prostopadle do równi równoważą się – ich wypadkowa jest równa zero.

Siły działające wzdłuż równi to:

siła tarcia;

siła zewnętrzna;

siła zsuwająca.

Siły działające wzdłuż równi mają:

ten sam kierunek;

siła tarcia i siła zewnętrzna mają przeciwne zwroty;

siła zsuwająca i siła tarcia mają przeciwne zwroty;

siła tarcia i siła zsuwająca mają te same zwroty.

Siły działające wzdłuż równi możemy więc dodać skalarnie – wartość siły zewnętrznej równa jest sumie wartości siły tarcia i siły zsuwającej.

Wynik końcowy

Siła tarcia ma wartość równą iloczynowi siły nacisku i współczynnika tarcia kinetycznego.

T=f mg cos α

Fz=mg sin α

F=mg sin α+f mg cos α

Ruch jednostajny ciał wzdłuż równi

Powrót do treści zadania

Wzory z fizyki = wzory potrzebne do rozwiązywania zadań

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

Energia potencjalna grawitacyjna w centralnym 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 grzęĽnie 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

Pomoc z matematyki

Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki

Pomoc z historii

Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?