Практическое занятие №1 «Основные задачи механики»

Цель: Формирование умений применять, полученные знания на практике

Теория:

1) Сила – векторная физическая величина, являющаяся количественной характеристикой действия одного тела на другое (или частей одного и того же тела).

Сила характеризуется: 1. модулем

                                       2. направлением

                                      3. точкой приложения

2) Равнодействующая (результирующая) сила – сила, которая оказывает на тело такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил, т.е. геометрическая сумма сил.

3) Механические силы.

1. Сила всемирного тяготения – сила, с которой все тела притягиваются друг к другу.

Природа – гравитационная.

Направление – вдоль линии, соединяющей центры тел.

Закон всемирного тяготения – все тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.  

, где М, m – массы взаимодействующих тел, R – расстояние между их центрами, G – гравитационная постоянная.

На высоте h от поверхности планеты

2. Сила тяжести – сила, с которой планета притягивает к себе окружающие тела F_тяж = mg

Направление – вертикально вниз (к центру Земли).            

g – ускорение свободного падения, g =9,8 м/с² ≈ 10 м/с²  - для всех тел!   

Вес тела – сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес.

Природа – электромагнитная. Точка приложения – опора или подвес.

 Направление – противоположное силе реакции опоры или силе натяжения нити.

Сила реакции опоры

       (по третьему закону Ньютона)

 3. Сила упругости – сила, которая возникает при деформациях тела.

Природа – электромагнитная.    Точка приложения – тело.

Направление – противоположное направлению смещения частиц при деформации.   При упругих деформациях выполняется закон Гука – сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна величине деформации и направлена против смещения частиц при деформации.    

4. Силы трения – сила, возникающая при попытке перемещения одного тела по поверхности другого тела или при относительном движении тел.

Причины возникновения:

- шероховатости и неровности соприкасающихся поверхностей;

- межмолекулярное притяжение (прилипание поверхностей).

Природа – электромагнитная.    Приложена к обоим соприкасающимся телам.

Направление – вдоль поверхностей соприкасающихся тел, против скорости движения.

Виды силы трения:

Алгоритм решения задач по теме «Динамика».

1.    Сделать чертеж по плану:

1)    Опора (если есть)

2)    Тело.

3)    Силы.

4)    Ускорение (если есть)

5)    Оси координат

2.    Проанализировать состояние объекта: покой, равномерное прямолинейное движение или равноускоренное движение. В зависимости от этого записать I или II закон Ньютона, описывающий условие данной задачи в векторной форме.

3.    Сделать проекции этого выражения на оси.

4.    Записать систему уравнений, добавив в неё при необходимости формулу силы трения или уравнения кинематики.

5.    Решить систему уравнений относительно неизвестной.

Задание: Решите задачи и ответьте на вопросы

1(А) Автобус движется прямолинейно с постоянной скоростью. Выберете правильное утверждение.

1) На автобус действует только сила тяжести.

2) Равнодействующая всех приложенных к автобусу сил равна нулю.

3) Ускорение автобуса постоянно и отлично от нуля.

4) Ни одно из приведённых в пунктах 1-3 утверждений неверно.

Указание: Вспомните I закон Ньютона.

2(А)  На рис. 1 представлены векторы скорости и ускорения тела. Какой из четырех векторов на рис. 2 указывает направление вектора равнодействующей всех сил, действующих на тело?

1) 1          2) 2           3) 3         4) 4

Указание:  Используйте векторную запись II закона Ньютона и вспомните понятие сонаправленности векторов.

3(А) В каких из приведённых ниже случаев речь идёт о движении тел по инерции?

А. Тело лежит на поверхности стола.

Б. Катер после выключения двигателя продолжает двигаться по поверхности воды.

В. Спутник движется по орбите вокруг Земли.

1) А          2) Б          3) В          4) А, Б, В

Указание: Вспомните определение инерции и условие, при котором наблюдается это явление.

4(А) Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Какова траектория движения этого тела?

1) Парабола                

2) Прямая        

3) Окружность                        

4) Эллипс

Указание: Вспомните I закон Ньютона.

5(А)  В инерциальной системе отсчета сила F, действуя на тело массы m, сообщает ему ускорение а. Как надо изменить силу, чтобы, уменьшив массу телу вдвое, уменьшить его ускорение в 4 раза?

1) увеличить в 2 раза                

2) уменьшить в 2 раза

3) уменьшить в 4 раза           

4) уменьшить в 8 раз

Указание:  Вспомнить второй закон Ньютона.

6(А) На поверхности Земли на тело действует сила тяготения 18 Н. На расстоянии двух радиусов Земли от её поверхности сила тяготения будет равна…

1) 36 Н       

2) 9 Н         

3) 2 Н         

4) 4,5 Н

Указание: Применить закон всемирного тяготения

7(А) Автомобиль массой 2 т проходит по выпуклому мосту, имеющему радиус кривизны 40 м, со скоростью 36 км/ч. Сила давления автомобиля на середину моста …

1) 25·10³ Н                  

2) 15·10³ Н         

3) 20·10³ Н                  

4) 0 Н

Указание: Применить второй закон Ньютона и учесть, что

8(А) Под действием какой силы пружина жёсткостью 25 Н/м изменяет свою длину на 5 см?                    

1) 10 Н   

2) 7,5 Н      

3) 5,25 Н    

4) 1,25 Н

Указание: Применить закон Гука.

9(А) Какой из перечисленных факторов не влияет на силу сухого трения?

1) Материал соприкасающихся тел.       

2) Состояние трущихся поверхностей.

3) Сила нормального давления.         

4) Площадь соприкасающихся поверхностей.

10(А)  Тело массой 200 г движется по горизонтальной поверхности с ускорением 0,7м/с². Если силу трения считать равной 0,06 Н, то горизонтально направленная сила тяги, приложенная к телу равна…

1) 0,02 Н    2) 0,08 Н    3) 0,2 Н      4) 0,8 Н

Указание:  Используйте второй закон Ньютона и определение равнодействующей сил.

11(А) Брусок покоится на шероховатой наклонной плоскости (см. рис.). На тело действуют: сила тяжести, сила упругости опоры и сила трения. Модуль равнодействующей сил трения и упругости опоры равен:  

1) mg     2) F_тр+N     3) N∙cosα      4) F_тр∙sinα          

Указание: На рис. изобразите равнодействующую сил

12(В) На автомобиль массой 1 т во время движения действует сила трения, равная 0,1 силы тяжести. Чему должна быть равна сила тяги двигателя, чтобы автомобиль двигался с ускорением 2 м/с²?

Указание: Изобразите все силы действующие на автомобиль, запишите II закон Ньютона в проекции на ось Ох.

13(В) Два бруска связаны невесомой и нерастяжимой нитью, как показано на рисунке. К правому бруску приложена сила F = 10 Н. Чему равна сила натяжения нити? Трение не учитывать.          

Указание: Изобразите все силы, действующие на оба тела, запишите для каждого II закон Ньютона, решите систему из двух уравнений относительно силы натяжения нити.

Критерии оценки: