Ответ:
Анализ решения:
Сравниваем найденное решение с соответствующей точкой на графике и убеждаемся, что оно найдено верно.
2.4.
Постановка задачи. Определить ускорения тел и силу натяжения нити (рис.2.1). Массы тел равны m1=10 кг, m2=5 кг, m3=5 кг, коэффициент трения µ=0.1 , угол α=45°, F=100 Н. Постройте график зависимости силы натяжения нити тела 1 и определите диапазон углов при которых движение системы будет равноускоренным (a≥0), если известно, что предел прочности нитей составляет 55 Н.
Дано:
m1=10 кг
m2=5 кг
m3=5 кг
F=100 Н
µ=0.1
Tпр=55 Н
________
α=?
Примем направление движения по силе F положительным.
Математическая модель системы грузов имеет вид:
где
Мы считаем, что нить идеальна (то есть невесома и нерастяжима) и блок невесом, значит, и
Сложим два уравнения системы и получим:
Также выразим T.
Подставив численные значения, получаем:
Графическая часть. Построим график и график
Рис. 1. Зависимость ускорения от угла приложения силы. По оси абсцисс угол в радианах, по оси ординат ускорение в м/с2
Рис. 2. Зависимость силы натяжения нити от угла приложения силы. По оси абсцисс угол в радианах, по оси ординат ускорение в м/с2
Для того, чтобы движение было равноускоренным, должно быть больше либо равно 0. Это выполняется при диапазоне углов от 0 до 0.88 рад(~50 градусов), если смотреть только на значение ускорения.
Но если угол менее примерно 28.66 градусов, нить рвётся, и система ломается, так что диапазон углов ограничивается (29◦;50◦).
2.5. Постановка задачи.
Глыба льда массой 10 кг скатывается с покрытой коркой льда наклонной крыши и падает с высоты 25 м. Определить безопасную зону, если известно, что длина пути пройденного телом по скату составляет 10 м, угол ската крыши α=45° (рис.2.2). Коэффициент трения µ=0.02 (при 0 0С). Построить траекторию движения глыбы льда.
Дано:
α=π/4
m=10 кг
h=25 м
l=10 м
µ=0.02
_______
x=?
Эту задачу можно разделить на две части. В первой тело двигается по наклонной плоскости, и мы можем узнать ускорение тела, а значит, и скорость, с которой оно движение закончило. Во второй части тело падает вниз с начальной скоростью, равной по модулю скорости из конца предыдущей части. Угол вектора скорости соответствует углу α.
Таким образом, запишем математическую модель первой части задачи(на время решений этой части задачи примем ось x за ось скольжения тела, а ось y за перпендикуляр к ней) :
где , =0 (тело в этой плоскости не движется)
Отсюда:
Найдем скорость движения тела по расстоянию( ) и ускорению( ):
=
В момент достижения этой скорости глыба падает с крыши. Силы, действующие на нее, претерпевают изменения. Теперь следует вернуться к изначальной системе координат.
Достарыңызбен бөлісу: |