Закон силы трения: объясняем сложную тему простыми словами

Теория к заданию 23 из ЕГЭ по физике

 6.1. Основные понятия и законы квантовой физики

 Фотоэффектом называется потеря телами электронов под действием света. Существует критическая длина волны (своя для каждого металла), с превышением которой фотоэффект прекращается. Т.к. эта длина волны лежит в длинноволновой области спектра, то её принято называть красной границей фотоэффекта
 Для фотоэффекта Эйнштейн привлёк представление о фотонах (квантах света), предложенное Планком для объяснения теплового излучения тел. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:
 Постулаты Бора:
 1) электроны движутся в атоме по стационарным орбитам, на которых они обладают энергией, но энергии не излучают
 Таких стационарных орбит в атоме несколько. Нижняя орбита называется основным состоянием атома, остальные — возбуждённым состоянием атома;
 2) переходя с одной стационарной орбиты на другую, электрон испускает или поглощает квант электромагнитной энергии, чья энергия пропорциональна частоте:

 6.2. Основные понятия и законы ядерной физики

 В 1932 г. советский физик Иваненко и немецкий физик Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель ядра атома. По этой модели ядро атома состоит из двух видов элементарных частиц — протонов и нейтронов. Так как в целом атом электрически нейтрален, то число протонов в ядре равно числу электронов в атомной оболочке. Следовательно, число протонов равно атомному номеру элемента (Z) таблицы Менделеева. Сумму числа протонов Z и числа нейтронов N называют массовым числом и обозначают A.
 Под энергией связи понимают ту энергию, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. Энергию связи атомных ядер можно рассчитать по формуле
 Величину ∆M называют дефектом масс, который определяется по формуле
где m_p — масса протона, m_n — масса нейтрона.
 Самопроизвольное испускание неких частиц атомами получило название радиоактивность. Было установлено, что радиоактивные элементы испускают три вида излучения. Их назвали α-, β- и γ- лучами.
 Природа α-, β- и γ- лучей различна. γ-лучи — это электромагнитные волны с очень маленькой длиной волны (от 10−8 до 10−11 см). β-лучи — это электроны, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света. α-лучи — это поток ядер атомов гелия (дважды ионизированные атомы гелия). α-, β- и γ- лучи испускаются атомами радиоактивных элементов при их превращениях.
 Для α- и β-распада действует правило смещения: при α-распаде ядро теряет положительный заряд 2e, а масса его убывает на 4 атомных единицы. В результате элемент смещается на 2 клетки к началу периодической системы. Если α-распад претерпевает элемент X, то в результате получается элемент Y :
 При β-распаде из ядра вылетает электрон. Он символически изображается _-1e, т. к. масса его очень мала. После β-распада элемент смещается на одну клетку к концу таблицы Менделеева:
 При γ-распаде заряд не меняется, масса ядра меняется ничтожно мало.
Число α-распадов
 Число β-распадов

Сила: что это за величина

В повседневной жизни мы часто встречаем, как любое тело деформируется (меняет форму или размер), ускоряется или тормозит, падает. В общем, чего только с разными телами в реальной жизни не происходит. Причиной любого действия или взаимодействия является сила.

Сила — это физическая векторная величина, которая воздействует на данное тело со стороны других тел.

Она измеряется в Ньютонах — это единица измерения названа в честь Исаака Ньютона.

Сила — величина векторная. Это значит, что, помимо модуля, у нее есть направление. От того, куда направлена сила, зависит результат.

Вот стоите вы на лонгборде: можете оттолкнуться вправо, а можете влево — в зависимости от того, в какую сторону оттолкнетесь, результат будет разный. В данном случае результат выражается в направлении движения.

Правило моментов

Вернемся к нашим баранам качелям. Мы умудряемся на них качаться, потому что существует вращательное действие — момент. Силы, с которыми мы действуем на разные стороны этих качелей могут быть разными, но вот моменты должны быть одинаковыми.

Правило моментов говорит о том, что если рычаг не вращается, то сумма моментов сил, поворачивающих рычаг против часовой стрелки, равна сумме моментов сил, поворачивающих рычаг по часовой стрелке.

Это условие выполняется относительно любой точки.

Давайте рассмотрим этот закон на примере задач.

Задача 1

К левому концу невесомого стержня прикреплен груз массой 3 кг.

Стержень расположили на опоре, отстоящей от его левого конца на 0,2 длины стержня. Чему равна масса груза, который надо подвесить к правому концу стержня, чтобы он находился в равновесии?

Решение:

Одним из условий равновесия стержня является то, что полный момент всех внешних сил относительно любой точки равен нулю. Рассмотрим моменты сил относительно точки опоры. Момент, создаваемый левым грузом равен mgL5 он вращает стержень против часовой стрелки. Момент, создаваемый правым грузом:Mg4L5 — он вращает по часовой.

Приравнивая моменты, получаем, что для равновесия к правому концу стержня необходимо подвесить груз массой
M = m : 4 = 3 : 4 = 0,75 кг

Ответ: для равновесия к правому концу стержня необходимо подвесить груз массой 0,75 кг

Задача 2

Путешественник несёт мешок с вещами на лёгкой палке. Чтобы удержать в равновесии груз весом 80 Н, он прикладывает к концу B палки вертикальную силу 30 Н. OB = 80 см. Чему равно OA?

Решение:

По правилу рычага: FB/FA=|OA|/|OB| где FA и FB — силы, приложенные соответственно к точкам A и B. Выразим длину OA:

|OA|=FB/FA)*|OB|=30/80*80=30 см

Ответ: расстояние ОА равно 30 см

Задача 3

Тело массой 0,2 кг подвешено к правому плечу невесомого рычага (см. рисунок). Груз какой массы надо подвесить ко второму делению левого плеча рычага для достижения равновесия?

Решение:

По правилу рычага m1g*l1=m2g*l2

Отсюда m2=l1/l2*m1=3/2*0,2 = 0,3 кг

Ответ: Масса груза равна 0,3 кг

Задача 4

На железной дороге для натяжения проводов используется показанная на рисунке система, состоящая из легких блоков и тросов, натягиваемых тяжелым грузом. Чему равна сила натяжения провода?

Решение:

Система на рисунке состоит из трех блоков: двух подвижных и одного неподвижного. Назначение неподвижного блока заключается только в том, что он меняет направление действия силы, однако никакого выигрыша в силе при этом не возникает. Каждый подвижный блок, напротив, дает выигрыш в силе.

Определим силу, с которой натянута первая нить. Груз растягивает ее с силой:
T = mg = 10*10 = 100 Н

Рассмотрим теперь первый подвижный блок. Так как вся система статична, полная сила, действующая на этот блок, должна быть равна нулю. Первая нить тянет его направо с суммарной силой 2T, значит, натяжение второй нити тоже должно быть равно 2T (вот он — выигрыш в силе). Аналогичное рассмотрение для второго подвижного блока показывает, что натяжение провода должно быть равно

4T = 4*100= 400 Н

Ответ: натяжение провода равно 400 Н

Задача 5 — a.k.a самая сложная задачка

Под действием силы тяжести mg груза и силы F рычаг, представленный на рисунке, находится в равновесии. Вектор силы F перпендикулярен рычагу, груз на плоскость не давит. Расстояния между точками приложения сил и точкой опоры, а также проекции этих расстояний на вертикальную и горизонтальную оси указаны на рисунке.

Если модуль силы F равен 120 Н, то каков модуль силы тяжести, действующей на груз?

Решение:

Одним из условий равновесия рычага является то, что полный момент всех внешних сил относительно любой точки равен нулю. Рассмотрим моменты сил относительно опоры рычага. Момент, создаваемый силой F, равен F*5 м и он вращает рычаг по часовой стрелке. Момент, создаваемый грузом относительно этой точки — mg*0,8 м, он вращает против часовой. Приравнивая моменты, получаем выражение для модуля силы тяжести

mg=F*5/0,8=120*5/0,8=750Н

Ответ: модуль силы тяжести, действующей на груз равен 750 Н

Механическая мощность

Подробности

Просмотров: 471

Кто быстрее человек или подъемный кран поднимет весь груз на высоту ? Мощность какого подъемного механизма больше?

Мощность характеризует быстроту совершения работы.Мощность ( N) – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа.

Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени.

В Международной системе единиц (СИ) единица мощности называется Ватт (Вт) в честь английскогоизобретателя Джеймса Ватта ( Уатта ), построившего первую паровую машину.
= Вт = Дж/c
1 Вт = 1 Дж/с
1 Ватт равен мощности силы, совершающей работу в 1 Дж за 1 секунду или,
когда груз массой 100г поднимают на высоту 1м за 1 секунду.
Сам Джеймс Уатт ( 1736 — 1819 ) пользовался другой единицей мощности — лошадиной силой ( 1 л.с. ), которую он ввел с целью возможности сравнения работоспособности паровой машины и лошади.
1 л.с. = 735 Вт

Однако, в реальной жизни средняя лошадь обладает мощностью около 1/2 л.с., хотя, конечно, лошади бывают разные.
«Живые двигатели» кратковременно могут повышать свою мощность в несколько раз. При беге и в прыжках лошадь может доводить свою мощность до десятикратной и более величины.

Делая прыжок на высоту в 1м, лошадь весом 500кг развивает мощность равную 5 000 Вт = 6,8 л.с.

Считается, что в среднем мощность человека при спокойной ходьбе равна приблизительно 0,1л.с. т.е 70 — 90Вт.

Как и лошадь, при беге и в прыжках человек может развивать мощность во много раз большую.

ЗАГЛЯНИ СЮДА ………. смотреть

Оказывается, что самым мощным
источником механической энергии является огнестрельное оружие!

С помощью пушки можно бросить ядро массой 900кг со скоростью 500м/с, развивая за 0,01 секунды около 110 000 000 Дж работы. Эта работа равнозначна работе по подъему 75 т груза на вершину пирамиды Хеопса ( высота 150м ).

Мощность выстрела пушки будет составлять 11 000 000 000Вт = 15 000 000 л.с.

Сила напряжения мышц человека приблизительно равна силе тяжести, действующей на него. Когда 2 одинаковых по весу человека поднимаются по лестнице на одну высоту, но с разной скоростью, то кто из них развивает большую мощность?

НЕ ЗАБУДЬ, ЧТО

— эта формула справедлива для равномерного движения с постоянной скоростью и в случае переменного движения для средней скорости.
Отсюда следует, что

Из вышеприведенных формул видно, что при постоянной мощности двигателя скорость движения обратно пропорциональна силе тяги и наоборот.
На этом основан принцип действия коробки скоростей (коробки перемены передач) различных транспортных средств.

А КАК У ТЕБЯ С «СООБРАЗИЛКОЙ» ?

Сейчас проверим!

1. Одинаковую ли мощность развивают двигатели вагона трамвая, когда он движется с одинаковой скоростью без пассажиров и с пассажирами?

Ответ: Pri nalitshii passashiriv sila tjashesti (ves) vagona bolshe, uvelitshivaetsja sila trenia, ravnaja v dannom slutshae sile tjagi,vosrastaet motshnost, uvelitshivaetsja rashod electroenergii.

2. Почему корабль с грузом движется медленнее, чем без груза? Ведь мощность двигателя в обоих случаях одинакова.

Ответ: S uvelitsheniem nagruski korabl bolshe pogrushaetsja v wodu. eto uvelitshivaet silu soprotivlenija wodi dvisheniu korablja, tshto privodit k potere skorosti.

3. Трактор имеет три скорости:3,08; 4,18 и 5,95 км/ч . На какой скорости он будет развивать при той же мощности большую силу тяги на крюке?

Ответ:

Если сообразил сам, то ты — МОЛОДЕЦ ! А если подглядел в ответы ? Может быть устал? Ничего, скоро каникулы!

Следующая страница

Назад в раздел «Занимательные фишки по физике для 7 класса»

Силы вокруг нас (силы тяжести, трения, упругости)

1. Сила – термин, являющийся: а) кратким обозначением действия одного тела на другое; б) названием физической величины, характеризующей действие тел друг на друга (взаимодействие тел).

2. Признаки действия силы: меняется скорость и/или направление движения тела, меняются размеры и/или форма тела.

3. Динамометр – прибор для измерения сил. Единица силы в СИ – 1 Н (один ньютон).

4. На чертежах силу изображают в виде прямой стрелки, называемой вектором силы. Длина вектора символизирует числовое значение силы, а направление вектора указывает направление силы.

5. Если две силы: а) приложены к одному и тому же телу, б) направлены противоположно по одной прямой и в) имеют одинаковую величину, их называют уравновешенными силами.

6. Если на тело действуют только уравновешенные силы, то оно либо покоится, либо движется прямолинейно и равномерно. И наоборот.

7. Силой упругости называют силу, которая возникает при изменении формы и/или размеров тела. Вектор силы упругости всегда противонаправлен вектору той силы, которая вызвала деформацию. Сила упругости обусловлена взаимодействием частиц, из которых состоит тело.

• Силу, действующую на тело со стороны опоры, называют силой нормальной реакции.
• Закон Гука для силы упругости: F_упр = kx, где F_упр — модуль силы упругости, х — удлинение пружины.
• Прибор для измерения силы называют динамометром.
• Равнодействующей двух или нескольких сил называют силу, которая производит на тело такое же действие, как одновременное действие этих сил.

8. Силой трения называют силу, которая возникает при движении (или попытке вызвать движение) одного тела по поверхности другого. Она всегда направлена противоположно направлению скольжения (или направлению возможного скольжения) рассматриваемого тела.

• Основная причина возникновения сил трения скольжения и покоя — зацепление неровностей на поверхностях соприкасающихся тел.
• Модуль силы трения скольжения F_тр= μN, где N — модуль силы нормальной реакции, μ — коэффициент трения.
• Сила трения покоя возникает, когда пытаются сдвинуть одно из соприкасающихся тел относительно другого. Эта сила препятствует движению тел друг относительно друга.
• Сила трения покоя не превышает некоторой предельной величины, которую называют максимальной силой трения покоя. Обычно принимается, что максимальная сила трения покоя равна силе трения скольжения.
• Сила трения качения обычно намного меньше силы трения скольжения — на этом основано использование колеса.

9. Силой тяжести называют силу, с которой тело притягивается к планете. Сила тяжести всегда направлена к центру масс этой планеты. Модуль силы тяжести F_т = gm, где m — масса тела, g = 9,8 Н/кг. Точку приложения силы тяжести называют центром тяжести тела.

10. Весом тела называют силу, с которой это тело действует на свою опору или подвес. Условие равенства веса силе тяжести: тело и его опора (или подвес) должны покоиться или двигаться вместе прямолинейно и равномерно, при этом не должна действовать архимедова сила.

• Вес тела приложен к опоре или подвесу, а сила тяжести — к самому телу.
• Состояние, при котором вес тела равен нулю, называют состоянием невесомости. В состоянии невесомости находятся тела, на которые действует только сила тяжести.

11. Механизмы – устройства для преобразования движения и сил. Простые механизмы – наклонная плоскость (и ее разновидности: клин и винт) и рычаг (и его разновидности: ворот и блоки).

Схемы «Силы вокруг нас (силы тяжести, трения, упругости)».

Конспект по теме «Силы вокруг нас (силы тяжести, трения, упругости)».

Следующая тема: «Задачи на силы тяжести и вес тела»

«Невозможно подготовиться»

В последние годы помощь населению в таких ситуациях оказывают сотрудники психологической службы МЧС РФ и Центра экстренной психологической помощи ведомства — к 2020 году, когда службы отпраздновали свое двадцатилетие, как уточняли в МЧС, в их состав входили около 800 человек.

Целенаправленная подготовка специалистов для работы с гражданским населением в кризисных ситуациях началась в России около 20 лет назад. До этого психологи в составе силовых структур и структур, задействованных на ликвидации чрезвычайных ситуаций тоже были, однако в основном они участвовали в отборе и дальнейшем сопровождении самих сотрудников, которые также сталкиваются с негативными эффектами от пережитого, говорит Сергей Шклярук.

Нормальная реакция

Фото: РИА Новости/Игорь Руссак

При этом, отмечает он, задачи психолога будут отличаться в зависимости от того, идет ли речь об экстремальной ситуации или о катастрофе. В первом случае психологи, в том числе, могут работать на то, чтобы предотвратить ее развитие, во втором — как в случае с Казанью — люди уже погибли и нужно, в первую очередь, помочь пострадавшим справиться с последствиями.

В трагедии, подобной той, что произошла в Казани, отягчающими с точки зрения психики факторами являются незащищенность пострадавшей группы (школьники), а также полная неожиданность случившегося, отсутствие минимальной возможности как-то подготовиться, отмечает Юлия Быховец, — потому что предвидеть такую ситуацию было невозможно.

У взрослых людей это может спровоцировать дополнительное чувство вины, рассказывает она: «Они чувствуют, что должны были что-то сделать, должны были защитить детей, но как это сделаешь? Ведь такое происходит не каждый день, это не наша норма. Это невозможно. Но головой это можно понимать, а внутри всё равно будет оставаться тяжесть, ощущение, что ты мог это предвидеть».

Это, как правило, не соответствует действительности, поскольку в большинстве случаев предотвратить трагедию или изменить ход событий в таких случаях человеку не под силу

Но сами по себе такие состояния являются частью нормального процесса переживания горя, обращает внимание психолог. Сюда же относится и отрицание, и своеобразный «торг»: «Давайте проверим еще раз, может быть, никто не погиб»

Это «нормальная реакция на ненормальную ситуацию, которая превышает способности человека с ней справиться», отмечает Юлия Быховец.

Нормальная реакция

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Олег Казанцев

Людям, оказавшимся в кризисной ситуации, необходима помощь специалиста, потому что реакция организма на опасность может быть довольной сильной — вплоть до панических реакций или замирания

В этой ситуации человек не сможет действовать самостоятельно, обращает внимание Сергей Шклярук

Но если непосредственно в процессе людям обеспечена поддержка, то после этого те, кто пострадал в результате масштабных трагических событий — например, при захвате заложников в «Норд-Осте» и Беслане, — часто остаются предоставлены сами себе, продолжает он.

Выстроить полноценную систему поддержки, которая работала бы на долгосрочную перспективу, практически невозможно из-за дороговизны и сложности. В то же время, для самих пострадавших борьба с последствиями может растягиваться на несколько месяцев или даже лет — и это значит, что в это время они будут нуждаться в помощи, говорит психолог.

Приложения в реальной жизни

В лифте, который либо неподвижен, либо движется с постоянной скоростью, нормальная сила, действующая на ноги человека, уравновешивает его вес. В лифте, который ускоряется вверх, нормальная сила больше, чем вес человека на грунт, поэтому воспринимаемый вес человека увеличивается (заставляя человека чувствовать себя тяжелее). В лифте, который ускоряется вниз, нормальная сила меньше, чем вес человека на земле, поэтому воспринимаемый вес пассажира уменьшается. Если пассажир будет стоять на весах, таких как обычные весы для ванной, во время езды на лифте, весы будут показывать нормальную силу, которую они прилагают к ногам пассажира, и будут отличаться от веса человека на земле, если лифт кабина ускорение вверх или вниз. Весы измеряют нормальную силу (которая изменяется при ускорении кабины лифта), а не силу тяжести (которая не изменяется при ускорении кабины).

Когда мы определяем восходящее направление как положительное, построение Второй закон Ньютона и решение для нормальной силы, действующей на пассажира, дает следующее уравнение:

N=м(грамм+а){ Displaystyle Н = м (г + а)}

В гравитрон ездить, статическое трение вызванная и перпендикулярная нормальной силе, действующей на пассажиров к стенам, приводит к подвешиванию пассажиров над полом во время вращения поездки. В таком случае стенки аттракциона прикладывают к пассажирам нормальную силу в направлении центра, что является результатом центростремительная сила применяется к пассажирам при вращении аттракциона. В результате нормальной силы, испытываемой пассажирами, статическое трение между пассажирами и стенками езды противодействует тяговому усилию. сила тяжести на пассажирах, в результате чего пассажиры подвешиваются над землей на протяжении всей поездки.

Когда мы определяем центр поездки как положительное направление, решение для нормальной силы, действующей на пассажира, подвешенного над землей, дает следующее уравнение:

N=мv2р{ displaystyle N = { frac {mv ^ {2}} {r}}}

куда N{ displaystyle N} нормальная сила, действующая на пассажира, м{ displaystyle m} масса пассажира, v{ displaystyle v} тангенциальная скорость пассажира и р{ displaystyle r} расстояние пассажира от центра поездки.

Зная нормальную силу, мы можем найти статический коэффициент трения, необходимый для поддержания нулевой чистой силы в вертикальном направлении:

μ=мграммN{ displaystyle mu = { frac {mg} {N}}}

куда μ{ displaystyle mu} — статический коэффициент трения, а грамм{ displaystyle g} — напряженность гравитационного поля.

Уравнения

Масса (W) сила трения (F_р), а нормальная сила (F_п), действующий на блок. Вес — это произведение массы (м) и ускорение свободного падения (грамм).

В случае, если объект лежит на столе, нормальная сила, действующая на объект, равна гравитационной силе, приложенной к объекту, но в противоположном направлении. масса объекта), то есть N=мграмм{ Displaystyle N = мг}, куда м масса, а грамм это напряженность гравитационного поля (около 9,81 м / с2 на земле). Нормальная сила здесь представляет собой силу, прилагаемую столом к ​​объекту, которая предотвращает его погружение через стол и требует, чтобы стол был достаточно прочным, чтобы передать эту нормальную силу без разрушения. Однако легко предположить, что нормальная сила и вес — это пары сил действие-противодействие (распространенная ошибка). В этом случае нормальная сила и вес должны быть равны по величине, чтобы объяснить, почему нет восходящего ускорения объекта. Например, мяч, который подпрыгивает вверх, ускоряется вверх, потому что нормальная сила, действующая на мяч, больше по величине, чем вес мяча.

Если объект лежит на наклоне, нормальная сила перпендикулярна плоскости, на которой объект опирается. Тем не менее, нормальная сила будет настолько большой, насколько это необходимо для предотвращения проваливания через поверхность, при условии, что поверхность достаточно прочная. Сила силы может быть рассчитана как:

N=мграммпотому что⁡(θ){ Displaystyle N = мг соз ( тета)}

куда N нормальная сила, м масса объекта, грамм — напряженность гравитационного поля, а θ — угол наклонной поверхности, отсчитываемый от горизонтали.

Нормальная сила — это одна из нескольких сил, действующих на объект. В рассмотренных до сих пор простых ситуациях наиболее важными другими силами, действующими на него, являются: трение и сила сила тяжести.

Использование векторов

В общем, величина нормальной силы, N, — проекция чистой силы взаимодействия поверхности, Т, в нормальном направлении, п, поэтому нормальная сила вектор может быть найден путем масштабирования нормального направления по чистой силе взаимодействия с поверхностью. Сила взаимодействия с поверхностью, в свою очередь, равна скалярному произведению единичной нормали на Тензор напряжений Коши описывающие напряженное состояние поверхности. То есть:

N=пN=п(Т⋅п)=п(п⋅τ⋅п).{ Displaystyle mathbf {N} = mathbf {n} , N = mathbf {n} , ( mathbf {T} cdot mathbf {n}) = mathbf {n} , ( mathbf {n} cdot mathbf { tau} cdot mathbf {n}).}

или в указательная запись,

 Nя=пяN=пяТjпj=пяпkτjkпj.{ displaystyle N_ {i} = n_ {i} N = n_ {i} T_ {j} n_ {j} = n_ {i} n_ {k} tau _ {jk} n_ {j}.}

Компонент параллельного сдвига контактной силы известен как сила трения (Fжр { displaystyle F_ {f} r }).

Статический коэффициент трения для объекта на наклонной плоскости можно рассчитать следующим образом:

μs=загар⁡(θ){ Displaystyle му _ {s} = загар ( тета)}

для объекта в точке скольжения, где θ{ displaystyle theta} — угол между наклоном и горизонтом.

Трение покоя

Если вы решите сдвинуть с места грузовик, вряд ли у вас это получится. Не то, чтобы мы в вас не верим — просто это невозможно сделать из-за того, что масса человека во много раз меньше массы грузовика, да еще и сила трения мешает это сделать. Мир жесток, что тут поделать.

В случае, когда сила трения есть, но тело не двигается с места, мы имеем дело с силой трения покоя.

Сила трения покоя равна силе тяги. Например, если вы пытаетесь сдвинуть с места санки, действуя на них с силой тяги 10 Н, то сила трения будет равна 10 Н.

Немного потренируемся!

Задача

Найти силу трения покоя для тела, на которое действуют сила тяги в 4 Н.

Решение:

Тело покоится, значит

Fтр = Fтяги = 4 Н

Ответ: сила трения равна 4 Н.

Колебания

Уравнение описывающее физические системы способные совершать гармонические колебания с циклической частотой ω:

Решение предыдущего уравнения является уравнением движения для гармонических колебаний и имеет вид:

Период колебаний вычисляется по формуле:

Частота колебаний:

Циклическая частота колебаний:

Зависимость скорости от времени при гармонических механических колебаниях выражается следующей формулой:

Максимальное значение скорости при гармонических механических колебаниях:

Зависимость ускорения от времени при гармонических механических колебаниях:

Максимальное значение ускорения при механических гармонических колебаниях:

Циклическая частота колебаний математического маятника рассчитывается по формуле:

Период колебаний математического маятника:

Циклическая частота колебаний пружинного маятника:

Период колебаний пружинного маятника:

Максимальное значение кинетической энергии при механических гармонических колебаниях задаётся формулой:

Максимальное значение потенциальной энергии при механических гармонических колебаниях пружинного маятника:

Взаимосвязь энергетических характеристик механического колебательного процесса:

Энергетические характеристики и их взаимосвязь при колебаниях в электрическом контуре:

Период гармонических колебаний в электрическом колебательном контуре определяется по формуле:

Циклическая частота колебаний в электрическом колебательном контуре:

Зависимость заряда на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре описывается законом:

Зависимость электрического тока протекающего через катушку индуктивности от времени при колебаниях в электрическом контуре:

Зависимость напряжения на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре:

Максимальное значение силы тока при гармонических колебаниях в электрическом контуре может быть рассчитано по формуле:

Максимальное значение напряжения на конденсаторе при гармонических колебаниях в электрическом контуре:

Переменный ток характеризуется действующими значениями силы тока и напряжения, которые связаны с амплитудными значениями соответствующих величин следующим образом. Действующее значение силы тока:

Действующее значение напряжения:

Мощность в цепи переменного тока:

Трансформатор

Если напряжение на входе в трансформатор равно U₁, а на выходе U₂, при этом число витков в первичной обмотке равно n₁, а во вторичной n₂, то выполняется следующее соотношение:

Коэффициент трансформации вычисляется по формуле:

Если трансформатор идеальный, то выполняется следующее соотношение (мощности на входе и выходе равны):

В неидеальном трансформаторе вводится понятие КПД:

Волны

Длина волны может быть рассчитана по формуле:

Разность фаз колебаний двух точек волны, расстояние между которыми l:

Скорость электромагнитной волны (в т.ч. света) в некоторой среде:

Скорость электромагнитной волны (в т.ч. света) в вакууме постоянна и равна с = 3∙108 м/с, она также может быть вычислена по формуле:

Скорости электромагнитной волны (в т.ч. света) в среде и в вакууме также связаны между собой формулой:

При этом показатель преломления некоторого вещества можно рассчитать используя формулу:

Физическое происхождение

Нормальная сила является прямым результатом Принцип исключения Паули а не настоящая сила как таковой: это результат взаимодействия электроны на поверхностях предметов. Атомы на двух поверхностях не могут проникать друг в друга без больших затрат энергии, потому что не существует состояния с низкой энергией, для которого электрон волновые функции от двух поверхностей перекрываются; таким образом, для предотвращения этого проникновения не требуется микроскопической силы. Однако эти взаимодействия часто моделируются как сила Ван дер Ваальса, сила, которая очень быстро растет с уменьшением расстояния.

На более макроскопическом уровне такие поверхности можно рассматривать как единый объект, и два тела не проникают друг в друга из-за устойчивости материи, что снова является следствием принципа исключения Паули, но также и фундаментальные силы природы: трещины в корпусах не расширяются из-за электромагнитных сил, которые создают химические связи между атомами; сами атомы не распадаются из-за электромагнитных сил между электронами и ядрами; и ядра не распадаются под действием ядерных сил.

Сила тока и сопротивление

Как усилить поток воды из шланга? Можно добавить напор (увеличить давление), но не слишком сильно, иначе шланг разорвёт. А можно взять шланг большего диаметра. 

То же справедливо и для проводника: чем больше он в сечении, тем больший поток электронов может пропустить. Но если сила тока окажется слишком большой, проводник перегреется и сгорит.

Именно так работают плавкие предохранители в электронных приборах: при резком скачке силы тока тонкий проводок перегорает, и устройство отключается от сети. 

‍Плавкие предохранители: новый и отработанный‍

Чем короче и шире шланг, тем большее количество воды он способен пропустить за единицу времени. Также и с электричеством: сила тока, проходящего через проводник за секунду, зависит от сопротивления проводника. Только кроме длины и площади сечения на сопротивление влияет материал, из которого проводник сделан. 

Формула сопротивления выглядит так:

l — это длина проводника, S — площадь его сечения, а ρ — удельное сопротивление, у каждого материала оно своё. 

Вещества с низким удельным сопротивлением называются проводниками, они проводят электричество наиболее эффективно. Вещества с высоким удельным сопротивлением называют диэлектриками — их можно использовать в качестве изоляторов. Среднее положение занимают полупроводники — они проводят электричество, но не так хорошо, как проводники. 

Сопротивление измеряется в Омах. Проводник обладает сопротивлением в 1 Ом, если на его концах возникает напряжение в 1 Вольт при силе тока в 1 Ампер. 

Учите физику вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду PHYSICS82021 вы получите бесплатный доступ к курсу физики 8 класса, в котором изучается сила тока! 

Подведём итоги

1. Сила трения покоя меняется от нуля до максимального значения 0 < Fтр.покоя < Fтр.пок.макс  в зависимости от внешнего воздействия.
2. Максимальная сила трения покоя почти равна силе трения скольжения, лишь немного её превышая. Можно приближенно считать, что Fтр. = Fтр.пок.макс 
3. Силу трения скольжения можно рассчитать по формуле Fтр. = μ ⋅ N,  где  μ — коэффициент трения, N — сила нормальной реакции опоры.
4. При равномерном прямолинейном скольжении по горизонтальной поверхности сила тяги равна силе трения скольжения Fтр. = Fтяги.
5. Коэффициент трения μ зависит от рода и степени обработки  поверхностей 0 < μ < 1 . 
6. При одинаковых силе нормального давления и коэффициенте трения сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения.

Учите физику вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду PHYSICS72021 вы получите бесплатный доступ к курсу физики 7 класса, в котором изучается закон силы трения. 

Похожие записи:

31 мая знак зодиака близнецы Телескоп им. джеймса уэбба. несколько фактов Заговор чтобы взяли на работу «кошка к чему снится во сне? если видишь во сне кошка, что значит?» Как заставить мужчину думать о тебе Период обращения Юпитера вокруг солнца и характеристики планеты