Привет всем, кто жаждет знаний! 👋
Мы подробно разобрали законы Ньютона и приступаем к решению здач по данной теме. Перед прочтением данной статьи можете освежить знания тут и тут.
Так же подписывайтесь на мой телеграм-канал, там я выкладываю (буду выкладывать😅) много интересного.
В статье рассмотрено решение задачи номер 138 из сборника задач по физике 10-11 класса Н. А. Парфентьевой.
Условие задачи 📝:
Груз массой 100 кг лежит на полу лифта. Определите ускорение лифта, если груз давит на пол силой 1200 Н. Примите g = 9,8 м/с2.
Начнём с рисунка к задаче. Груз схематично изобразим в виде прямоугольника и отметим силы, которые на него действуют. Их две: сила тяжести и сила реакции опоры.
Если вы отлично понимаете, что это за силы, сразу переходите к абзацу, который начинается словами: "Напомню ее условие". А пока пару слов об этих силах.
📌Сила тяжести - это сила, с которой Земля притягивает к себе другие тела.
Она направлена вертикально вниз (к центру Земли). Точка приложения силы тяжести называется центром тяжести тела.
📌Центр тяжести - точка, через которую проходит равнодействующая всех сил тяжести, действующих на тело при любом его положении в пространстве. Для однородных симметричных тел центр тяжести совпадает с центром симметрии. Формула для силы тяжести выглядит следующим образом:
📌Сила реакции опоры (сила нормальной реакции) - сила, с которой опора действует на тело, препятствуя его движению.
Представим гирю, лежащую на скамейке. Скамейка прогибается под тяжестью гири. Но согласно третьему закону Ньютона скамейка воздействует на гирю с точно такой же силой, что и гиря на скамейку. Сила реакции опоры направлена противоположно силе, с которой гиря давит на скамейку. То есть вверх. Эта сила возникает всегда, когда есть воздействие на опору.
Специальной формулы для нахождения силы реакции опоры нет. Обозначают ее буквой N.
Сила реакции опоры всегда перпендикулярна поверхности, на которой находится тело. Данная сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой. При решении задач мы будем рассматривать тело как материальную точку, поэтому данную силу можно изображать и из центра тела.
📌Вес тела - это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле.
Вернемся к нашему примеру со скамейкой: гиря давит на скамейку с силой, равной своему весу (не путать с массой).
Как видно из рисунка вес тела приложен не к телу, а к опоре. Его точка приложения расположена на опоре в точке соприкосновения с телом. Формулы для определения веса нет. Обозначается эта сила буквой Р.
Еще раз подчеркну, что сила реакции опоры, о которой мы говорили выше, возникает в ответ на воздействие предмета на опору (в ответ на вес тела). Сила реакции опоры и вес - силы одной природы (силы упругости) и согласно третьему закону Ньютона они равны по модулю и противоположны по направлению.
Если тело находится на горизонтальной опоре, неподвижно относительно поверхности Земли, то вес тела численно равен силе тяжести:
Если тело находится на наклонной поверхности, то вес тела численно равен проекции силы тяжести на ось ОY:
На этом пока остановимся на теории и вернемся к решению задачи.
Напомню ее условие 📝:
Груз массой 100 кг лежит на полу лифта. Определите ускорение лифта, если груз давит на пол силой 1200 Н. Примите g = 9,8 м/с2.
Итак, мы уже отметили силы, которые действуют на груз. Теперь добавим на рисунок ось ОY, направленную вниз, и запишем второй закон Ньютона сначала в векторной форме:
Теперь найдем проекции сил на ось ОY: проекция силы реакции опоры N будет отрицательной, а проекция силы тяжести F - положительной. Поскольку направление ускорения лифта нам неизвестно, предположим, что его проекция будет положительной, то есть ускорение будет направленно вниз. Запишем второй закон Ньютона в проекциях на ось ОY:
Сразу отмечу, если после наших расчетов, ускорение лифта получится положительным, значит, мы предугадали его направление и оно действительно направлено вниз, а если значение ускорения будет отрицательным, что мы ошиблись в своих догадках, и ускорение лифта противоположно направлено оси ОY, то есть "смотрит" вверх.
Теперь в полученном выражении нам нужно расписать силу тяжести и силу реакции опоры. С силой тяжести все просто - подставим на ее место mg, а сила реакции опоры будет численно равна весу груза, а вот вес нам известен из условия задачи, помните слова: "груз давит на пол силой 1200 Н".
Запишем решение:
Так как проекция ускорения получилась отрицательной, делаем вывод, что вектор ускорения направлен вверх, противоположно к оси OY.
🏁 Готово, задача решена! 🏁
Модуль ускорения лифта равен 2,2 м/с2, вектор ускорения направлен вверх.
Если вы дочитали до конца, подписывайтесь на канал, ставьте палец вверх👍 Это мотивирует быстрее публиковать новые статьи!