5Sily_v_mehanike

Гравитационные силы
Гравитационные силы — это силы притяжения (тяготения)
одних тел к другим вследствие наличия у них масс.
Гравитационные
силы
сила тяжести
mg
сила тяготения
Fтяг
Сила тяжести
Сила тяжести mg — это сила, с которой планета действует на тело. Сила
тяжести равна произведению массы тела и ускорения свободного падения.
Если тело относительно вертикали покоится или движется равномерно вверх
или вниз, то его вес равен силе тяжести Р = mg.
Если тело движется вниз с ускорением или вверх с замедлением, то его вес
меньше силы тяжести Р = m(g - а).
Если тело свободно падает, его вес равен нулю. Это состояние называется
невесомостью.
Если тело движется вверх с ускорением или вниз с замедлением, то его вес
меньше силы тяжести Р = m(g + а). Отношение веса в этом случае к силе
тяжести называется перегрузкой :
Сила тяготения
ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ
Сила
взаимного
притяжения
двух
тел
прямо
пропорциональна произведению масс этих тел и обратно
пропорциональна квадрату расстояния между ними (стр.
84 учебника)
Решение задач
1. Определите ускорение свободного падения на высоте, равной
радиусу Земли.
2. С какой силой притягивается к Земле тело массой 40 кг,
находящееся на высоте 400 км от поверхности Земли? Радиус
Земли принять равным 6400 км.
3. Каково расстояние между покоящимися телами массой 100 кг
каждое, если они притягиваются друг к другу с силой, равной 0,1
Н?
4. (дома) Определите ускорение свободного падения на Луне. Если
масса Луны 7,3∙1023 кг. Радиус Луны принять равным 1700 км.
5. (дома) Определите силы, с которыми взаимодействуют
вследствие тяготения два соприкасающихся свинцовых шара
диаметром 1см каждый и массой по 160 г.
Сила упругости
Сила упругости Fупр — это сила, возникающая в теле при упругой деформации.
Величина силы упругости определяется
законом Гука:
При
упругой
деформации
растяжения
(или
сжатия)
удлинение
тела
прямо
пропорционально приложенной
силе (стр. 93 учебника)
или
Решение задач
1. Стальная проволока под действием силы 200 Н удлинилась на 2 мм.
Определите жесткость проволоки.
2. Определите удлинение пружины, если на нее действует сила 10 Н, а
жесткость пружины 500 Н/м.
3. Под действием какой силы пружина, имеющая жесткость 10 000 Н/м,
сжалась на 4 см?
4. На сколько удлинится резиновый шнур под действием силы 5 Н, если его
жесткость 25 Н/м?
5. (дома) Чему равна жесткость латунного стержня, если под действием груза
1000 Н он удлинился на 1 мм?
6. (дома) Какую силу надо приложить к стальной проволоке, чтобы она
удлинилась на 1,5 мм? Жесткость проволоки 30 000 Н/м.
Сила трения
Сила трения FTp — это сила, возникающая вследствие неровностей
поверхностей соприкасающихся тел.
Сила трения не имеет точки приложения и всегда направлена в сторону,
противоположную относительному перемещению тел.
Сила трения прямо пропорциональна силе давления одного тела на другое.
При этом коэффициент трения не зависит от силы давления Рдавл ,
а зависит от материала соприкасающихся тел
и степени их обработки.
Решение задач
1. Сила, прижимающая деревянный ящик к полу, 400 Н. Чтобы его
сдвинуть с места, потребовалось приложить силу 200 Н.
Определите коэффициент трения покоя.
2. Коэффициент трения между железной осью и бронзовым
вкладышем подшипника без смазки равен 0,18. Сила,
прижимающая вкладыш, 10000 Н. Какова в этом случае сила
трения?
3. Сила трения, преодолеваемая автомобилем, равна 1200 Н.
Коэффициент трения при этом равен 0,023. Определите силу
давления автомобиля на Землю.
4. (дома) Штукатур при разравнивании раствора, нанесенного на
стенку, использует деревянную рейку. При этом он надавливает
на нее с силой 20 Н и перемещает по стенке, прилагая силу 6 Н.
Определите коэффициент трения скольжения.
5. (дома) Определите силу тяги, развиваемую тепловозом при
равномерном движении по горизонтальному пути, если
коэффициент трения 0,003, а сила давления тепловоза на рельсы
25∙106 Н.
Движение тела под действием нескольких сил.
1. Масса автомобиля с грузом 3 т, а скорость его движения 20 м/с. Чему будет равна
сила давления автомобиля в верхней точке выпуклого моста, радиус кривизны
которого 50 м? (Примечание. Ускорение при равномерном движении по
окружности a=v2/R)
2. Автомашина массой 2000 кг движется со скоростью 36 км/ч по вогнутому мосту.
Радиус кривизны моста 100 м. С какой силой давит автомашина на мост,
проезжая через его середину?
3. С какой скоростью должен двигаться велосипедист по выпуклому участку
дороги, имеющему радиус кривизны 40 м, чтобы в верхней точке выпуклости
сила давления на дорогу была равна нулю?
4. Мост, прогибаясь под тяжестью поезда массой 400 т, образует дугу радиусом
2000 м. Определите силу давления поезда в середине моста. Скорость поезда
считать постоянной и равной 20 м/с.
5. (дома) Автомобиль массой 1500 кг движется по вогнутому мосту, радиус
кривизны которого 75 м, со скоростью 15 м/с Определите вес этого автомобиля в
средней точке моста.
6. (дома) Трамвай, масса которого 19,6 т, идет по выпуклому мосту со скоростью
32,4 км/ч. Радиус кривизны моста 30 м. Определите силу давления трамвая на
мост в верхней точке выпуклости моста.
Дополнительно
1. С какой максимальной скоростью может ехать мотоциклист по горизонтальной
площадке, описывая дугу радиусом 80 м, если коэффициент трения
скольжения резины о поверхность площадки 0,4?
2. Коэффициент трения скольжения между шинами автомобиля и асфальтом 0,4.
Определите радиус закругления на повороте, если автомобиль проходит его со
скоростью 28 м/с.
3. Наибольшая скорость движения автомобиля на повороте радиусом
закругления 150 м равна 25 м/с. Каков коэффициент трения скольжения шин о
дорогу?
4. Брусок массой 400 г прижат к вертикальной стене силой 4Н. Коэффициент
трения скольжения бруска по стене равен 0,5. Какую по величине силу,
направленную вверх, нужно приложить к бруску, чтобы брусок перемещался
вверх равномерно.
5. С каким ускорением тормозит автомобиль при коэффициенте трения о
горизонтальную поверхность шоссе, равном 0,5?
6. Как изменится сила тяготения друг к другу между двумя материальными
точками, если расстояние между ними уменьшить в 3 раза?
7. На какой высоте над поверхностью Земли ускорение свободного падения в 9
раз меньше, чем на поверхности? Радиус Земли принять равным 6400 км.