Небольшое тело на нити равномерно вращают в вертикальной плоскости.Как изменяется вес тела и потенциальная энергия в поле силы тяжести Земли при движении тела из нижней точки в наивысшую точку траектории?

Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Вес тела Потенциальная энергия

Объект авторского права ООО «Легион»

Вместе с этой задачей также решают:

Пластилиновый шар, двигаясь по гладкой горизонтальной плоскости, столкнулся с покоящимся металлическим шаром и прилип к нему. Как в результате изменились следующие физические велич…

Груз массой m колеблется с периодом T и амплитудой на гладком горизонтальном столе. Что произойдёт с периодом колебаний и максимальной потенциальной энергией пружины, если при неиз…

Искусственный спутник Земли переходит с высокой на более низкую круговую орбиту. Как изменяются при этом центростремительное ускорение спутника и период обращения вокруг Земли?

К пружинным весам подвешено твёрдое тело массой m. Как изменятся показания весов и плотность тела, если весы с данным телом опускать вертикально вниз с ускорением a? Для каждой вел…

Reshak.ru — сборник решебников для учеников старших классов. Здесь можно найти решебники, ГДЗ, переводы текстов по школьной программе. Практически весь материал, собранный на сайте — сделанный для людей. Все решебники выполнены качественно, с приятной навигацией. Вы сможете скачать гдз, решебник английского, улучшить ваши школьные оценки, повысить знания, получить намного больше свободного времени.

Главная задача сайта: помогать школьникам в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал гдз совершенствуется, добавляются новые сборники решений.

Информация

© adminreshak.ru

При равномерном движении тела по окружности полное ускорение тела определяется только центростремительным ускорением: .

При неравномерном вращении тела по окружности полное ускорение тела равно векторной сумме центростремительного ускорения и касательного (тангенциального) ускорения: .

В задачах ЕГЭ не встречаются вопросы, связанные с нахождением касательного ускорения, однако не стоит забывать о том, что не всякое движение по окружности является равномерным (например, движение маятника, подвешенного на нити), чтобы избежать ошибок при составлении уравнений движения. В таких задачах нужно написать второй закон Ньютона в проекции на радиус вращения (на радиальное направление), тогда проекцией полного ускорения тела будет являться центростремительное ускорение: . Часто в более сложных задачах на динамику вращательного движения необходимо уметь применять закон сохранения энергии (например, для вычисления мгновенной скорости тела).

Типовые задачи

1. Вращение тела в вертикальной плоскости на нити длины l.

Такое движение тела не является равномерным движением по окружности.

Второй закон Ньютона: ;

В проекции на ось x (радиальное направление):

Здесь v – мгновенная скорость тела в момент, когда нить составляет с вертикалью угол α.

2. Равномерное вращение тела в горизонтальной плоскости на нити длины l.

Второй закон Ньютона: ;

В проекции на ось x (радиальное направление):

В проекции на ось y: . Отметим, что вдоль оси y ускорения нет.

3.Тело без трения скользит по поверхности сферы радиуса R.

Второй закон Ньютона: .

В проекции на ось x (радиальное направление):

4.Тело скользит по внутренней поверхности сферы радиуса R.

Второй закон Ньютона: .

В проекции на ось x (радиальное направление):

В проекции на ось y: =0.

.­­

5.Движение спутника по круговой орбите вокруг Земли.

В этом случае сила тяготения Земли сообщает спутнику центростремительное ускорение : .

В проекции на ось x: . R – расстояние между центрами Земли и спутника (радиус орбиты спутника).

6.Движение велосипедиста по треку.

При движении велосипедиста по гладкому треку, чтобы двигаться по окружности, велосипедист должен наклониться внутрь траектории, чтобы проекция силы тяжести создала центростремительное ускорение.

Сила реакции опоры проходит через центр тяжести велосипедиста под углом α к треку.

Запишем второй закон Ньютона: .

В проекции на ось x:

В проекции на ось y: ; .

Тангенс угла наклона к треку можно определить по формуле : .

7.Тело вращается вместе с горизонтальной платформой.

Пусть тело массой m лежит на горизонтальной платформе, которая вращается с угловой скоростью w. Коэффициент трения тела о платформу равен µ. Расстояние от тела до оси вращения равно R. Тело будет удерживаться на платформе силой трения . Именно сила трения . создаёт цетростремительное ускорение и совпадает с ним по направлению.

Запишем второй закон Ньютона: .

В проекции на ось x:

В проекции на ось y: ; .

Сила трения:

Статика твёрдого тела.

Основные понятия: момент силы, плечо силы, условие равновесия тел, центр масс, рычаг, золотое правило механики.

Плечо силы — это расстояние от оси вращения до линия действия силы.

AB=h – плечо силы относительно точки O (центр вращения).

Момент силы относительно оси вращения:

.

Момент силы – векторная величина. Направление момента силы определяется по правилу буравчика.

Условия равновесия твёрдого тела:

1)

2)

В задачах ЕГЭ нет необходимости определения направления вектора момента силы, достаточно лишь указать, в какую сторону вращает или вращало бы тело данная сила, и присвоить моменту знак “+” или “-” в зависимости от направления вращения, этот знак следует учесть во втором условии равновесия твёрдого тела.

Центр масс тела – точка тела, которая движется так, как будто на неё действуют только внешние силы, её положение зависит от того, как распределена масса внутри тела.

На рисунке палка, брошенная под углом к горизонту, имеет точку, которая движется как материальная точка только под действием силы тяжести. Эта точка и есть центр масс палки.

Положение центра масс системы тел, определяется по формуле:

Если система состоит из 2 материальных точек массами и , то центр масс такой системы будет расположен где-то на отрезке, соединяющем эти точки, причём ближе к той точке, которая имеет большую массу. В качестве системы координат здесь достаточно выбрать одну ось x, направленную вдоль линии, соединяющей 2 точки. Для упрощения нахождения координаты цетра масс начало координат помещается в одну из материальных точек, что приводит к уменьшению количества слогаемых в формуле.

Центр масс твёрдого тела произвольной формы можно найти аналогичным образом, разбив его на элементарные тела, представимые в виде материальных точек.

Рычаг — твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси.

Условие равновесия рычага: ; .

Рычаг даёт выигрыш в силе или в расстоянии.

Золотое правило механики: ни один из простых механизмов не даёт выигрыша в работе. Во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии, и наоборот.