Задача по физике [ помогите кто может ]

Согласна с отзывом Антона. На выполнение заданий из части А (а задание как раз части А) дается 2-4 минуты. Решение приводить не нужно, нужно только выбрать правильный ответ из 4 предложенных. А как его получать: методом тыка, решением через закон сохранения энергии или через уравнения колебаний - это уж как кто сможет.

А вот я, некстати, ошибся в задачке про телеги, а никто и не заметил...
Не правильно подсчитал ускорение системы после того как с одной полмассы сняли.

Вы случайно не знаете какой-нибудь формулы, чтобы можно было быстренько задачку решить не думая?

Сообщение отредактировал(а) Luser - 27.11.2009 - 14:40

Luser,

На всякий случай спрошу: а камень в мой огород? Т.е. вы поняли так: детям дать формулу, чтобы быстренько решить, не думая?

Хорошо что тему не удалили в архив..
У меня тут возникло еще одно ( очередное ) недоразумение...
Постараюсь описать дело вкратце, по сути, что бы не слишком долго думать.
Дана картинка



Описание картинки
Два груза массой m и M до начала движения находились на одном уровне ( рисунок а ). Один груз был повешен на нить, другой лежал на горизонтальной поверхности.
После начала движения висящий груз переместился по вертикали на расстояние h , лежащий на поверхности переместился по горизонтали на расстояние l (рисунок б).
Найти ( выразить через m, M, h и l) коэффициент силы трения между лежащим грузом и поверхностью, на которой он лежит и движется.Сопротивлением воздуха пренебречь

Сразу скажу как эту задачу решила я.
За счет опускания груза М высвободилась потенциальная энергия( как известно чем выше тело тем больше его потенциальная энергия и при движении тела вниз эта энергия высвобождается). Часть этой энергии уходит на увеличение скорости обоих грузов ( кстати скорость у них одинаковая, так как они связаны)- т.е. на их кинетическую энергию .
В задаче совершенно не упоминается причина остановки тела М - то ли его насильно остановили, то ли лежащее тело уперлось в ролик, через который перекинута нить, то ли остановилось само собой. Третий вариант можно отбросить рассуждая, что если сила тяжести груза М смогла преодолеть силу трения покоя груза m то, и и сила трения скольжения- никак не сможет остановить систему тел).
Затем- часть потенциальной энергии груза М ушла на преодоление силы трения груза m .Причем после остановки системы та кинетическая энергия, которую приобрело тело m , тоже ушла на преодоление силы трения, так как в тот момент когда его перестало тянуть тело M ,оно (m) имело какую то скорость , которая затем пришла к нулю, под действием силы трения.

Потенциальная энергия тела М разделилась на три части-

1. кинетическая энерги тела М,
2. Компенсация работы силы трения тела m
3. Кинетическая энергия тела m, которая после остановки системы тел приплюсовалась ко второй части- т.е. тоже ушла на компенчацию работы силы трения

То есть можно грубо разделить ее ( потенциальную энергию М) на две части- работа силы трения m, и кинетическая энергия М. Объяснить куда делась последняя я могу только в случае насильной остановки груза М- во внутреннюю энергию той опоры, которая его остановила.

Так вот- теперь моя проблема- во всех доступных решебника дружно написано что вся потенциальная энергия тела М ушла на преодоление силы трения тела m.
И я спрашиваю, тех кто что нибудь понял- может я в чем то ошиблась?

Сообщение отредактировал(а) Надя П. - 28.02.2010 - 00:33

В задаче не сказано, что грузы продолжают двигаться после того, как они переместились. Значит, они остановились.
В такого рода задачах обычно это просто предполагается и причиной не интересуются, просто утверждаем, что кинетическая энергия грузов равна нулю.
Если тебя интересует возможная причина - то она, например, такая - по мере опускания груза М сила натяжения нити уменьшается и в какой-то момент она становится равной силе трения. Уменьшается она из-за уменьшения угла в месте "излома" нити, там где висит груз М.

Татьяна Олива
Да - причина остановки груза -важна, но только в той степений- что она укажет -куда "перетечет" кинетическая энергия груза М.
Кинетическая энергия груза М равна нулю в момент остановки, но ведь она не была равна нулю в момент движения, значит свою долю Джоулей она из потенциальной все таки "вытянула"...
И если ее не "взяла " все таже сила трения груза m - то эта доля " ушла"..
А сила трения ее может "взять " только если система остановится самостоятельно- что не получается у меня из рассуждений что сила тяжести груза М в начале движения преодолела силу трения покоя груза m , то и силу терния скольжения она "обязана " преодолеть, так как она меньше силы трения покоя.
На счет силы натяжения нити я не очень поняла. Знаю только что она должна быть равна той силе, в чью сторону происходит движение , т.е. Мg. И поскольку Мg в течении процесса не меняется, то и сила натяжения нити- вроде не должна меняться.

1. Груз остановится, когда сила трения станет равна горизонтальной составляющей силы натяжения нити. Это не абсолютно точно, так как груз разгонится, и надо его будет тормозить, но это не предполагается принимать в расчет, т.к. задача становится совсем не школьной.
2. l и h даны чтобы посчитать угол наклона нити в момент остановки (далее п.1).
3. В начальный момент нить горизонтальна.
4. (Сила натяжения меняется, но это не важно).

Этого достаточно, чтобы решить задачу.

Sh18Спасибо за участие!
В решебниках задача решается так:
Авторитарно принимают что вся потенциальная энергия груза М ушла на компенсацию работы силы трения груза m и приравнивают:
Mgh= F(трения)x l
F(трения) представляют как umg (u- коэффициент трения), подставляют в первое выражение и выражают из получившегося u :
u=Mgh/mgl
Сокращают g и получают:
u=Mh/ml

Силу натяжения нити в рассчетах не используют.

То есть то что "кусочек" потенциальной энергии М " утекает" в его кинетическую энергию- просто игнорируют- и нам советуют. Но! Если ты говоришь что система остановится сама- в результате изменения силы натяжения нити- то может действительно ничего не "утекло", в смысле- все ушло на силу трения ?

Сообщение отредактировал(а) Надя П. - 28.02.2010 - 19:42

По этому решению видно что:
1. Не предполагается, что груз остановился. То есть, наше предположение на этот счет неверно.
2. Действительно, не принимают во внимание кинетическую энергию груза, точнее, обоих грузов, оба ведь движутся.

В общем, и сформулировано некорректно, точнее небрежно. И решение, вообще говоря, неверно: совсем не очевидно, что кинетическая энергия мала. Кстати, такой вариант: груз движется по льду, сила трения пренебрежимо мала. И что? Все те же условия можно поставить, и даже посчитать - конечную кинетическую энергию грузов (обоих!)


ADD. Если дополнить условием, что грузы остановились - то решение правильное. Даже более правильно, чем я предлагал, там я полагал пренебречь торможением - тоже предположение, что скорость мала. А вот это решение - корректно! Надо только добавить условие, что грузы остановились! Неплохая, получается, задачка!

Сообщение отредактировал(а) Sh18 - 28.02.2010 - 20:46

А еще точнее- что грузы оставились самостоятельно.
Потому что если если бы они остановились какой либо опорой, то это будет означать что кинетическая энергия ушла как раз в эту опору, а не в компенсацию силы трения.

Но ты меня успокоил в том что задача все таки некорректная, и в предложенном решении неучитываются некоторые силы...
Спасибо!

задача: тело скользит по наклонной плоскости, составляющей угол а=8 градусов с гаризонтом.а затем по горизонт. поверхности. найти чему равен коэфиц. трения, если известно, что тело по горизонтали проходит такое же расстояние как и по наклон. плоскости

Задача решается на основании закона сохранения энергии: начальная потенциальная энергия mgh переходит в работу силы трения:
mgh = A1+A2
A1=F1*X1 -- при движении по наклонной плоскости
A2=F2*X2 -- при движении по горизонтали,
X1=X2=X
h=X*sin(a)
F1=mgk*cos(a)
F2=mgk
Имеем:
mgX*sin(a)=mgkX[1+cos(a)]
k=sin(a)/[1+cos(a)]

На отзыв.
Термин приближение используется при разложении функции в степенной ряд по малому параметру. В данном случае в радианах a=8*pi/180 = 0.14<<1.
Поэтому можно делать расчёты в первом приближении: ограничиваться разложением sin и cos до первой степени "a":
sin(a) = a -a^3/6+... ~= a=0.14
cos(a)=1-a^2/2+... ~= 1
sin(a)/[1+cos(a)]=0.14/2=0.07

Сообщение отредактировал(а) POMAH - 29.05.2010 - 16:16

Если я правильно понял условие задачи, то система остановилась сама, т.е. никакого "утекания" тут нет. Сначала потенциальная энергия переходит в кинетическую. Затем кинетическая энергия рассеивается за счёт диссипации (сил трения). Т.е.,записывая выражения для энергии получаем:
m*g*k*l=M*g*h
k=(M*h)/(m*l)
С ответом сходится

А где ты его прочитал?
В моем первом посте про эту задачу- только моя интерпретация условия, в которой прямо написано

В этом мне и видится некорректность условия, потому что догадаться за счет чего должна остановиться система уходит далеко за рамки школьного учебника даже профильного уровня.

Но если ты не доверяешь моей интерпретации я могу и картинку с текстом вырезать...

Опять у меня возникла неразрешимая ситуация, т.е. своими силами справиться не могу, обращаюсь к общественному разуму.
Имеется задача:
К стальному стержню ( то что он стальной- не важно, может быть и деревянный) привязана нить с шариком. Шарик на нити раскручивается, возникает центробежная сила и нить отклоняется от стержня на угол альфа .

Так как шарик в плоскости стержня - неподвижен ( вращается он в перпндикулярной к стержню плоскости)- то сумма всех действующих на него сил- центробежной, силы тяжести и силы натяжения нити- равна нулю, или другими словами сумма силы тяжести и натяжения нити равна отрицательной центробежной силе.
Если брать векторы:
Fн+mg=-Fц
Получается треугольник в котором катеты- центробежная сила и сила тяжести, а гипотенуза- сила натяжения нити.
И если из этого треугольника нам известны только сила тяжести и угол альфа- то по этим данным мы можем найти все остальное, и конкретно центробежную силу , которая равна :
Fц= mg tg(a)

На этом этапе мне все понятно. Непонятна следующая ситуация- если продолжать раскручивать шарик все сильнее и сильнее, центробежная сила будет увеличиваться, угол альфа будет увеличиваться, и в конце концов будет равен 90 градусов, и шарик с нитью будет вращаться горизонтально.



И я не могу в этом случае посчитать центробежную силу( вернее минимальное ее значение для данных условий- горизонтального вращения).
По полученной из первой ситуации формуле Fц=mg tg(a) невозможно, так как tg (90) не существует...
Где у меня ошибка в рассуждениях? И как посчитать минимальную центробежную силу для горизонтального вращения шарика?