Как найти силу тяги 7 класс физика

2. Равнодействующая сил

На тело достаточно редко действует только одна сила. Как правило, действует сразу несколько сил. Для простоты решения задачи используют понятие равнодействующей сил .

Что же это такое? Это одна сила, которая производит такое же действие на тело, как и другие вместе взятые силы.

Рассмотрим демонстрацию:
Рис. \(1\). Динамометры с грузами
К динамометру подвесим два груза, вес которых соответственно равен \(1\) Н и \(3\) Н.

Измерим длину пружины при подвешивании этих двух грузов. Заменим два груза на один, вес которого \(4\) Н. Измерив длину пружины, убеждаемся в том, что она такая же, как и в первом случае.

Из опыта можно сделать вывод:
1. если силы направлены в одну сторону, то равнодействующая этих сил направлена в ту же сторону;
2. модуль равнодействующей силы равен сумме модулей составляющих ее сил.
Рис. \(2\). Изображение сил, действующих на тело
R = F 1 + F 2 , где \(R\) — равнодействующая сил.

Если на тело действуют силы по одной прямой, но направленные в противоположные стороны, то равнодействующая этих сил направлена в сторону большей по модулю силы, а её модуль равен разности модулей составляющих сил.

Рис. \(3\). Изображение сил, действующих на тело
R = F 2 − F 1 , где \(R\) — равнодействующая сил.

Равенство нулю равнодействующей сил, которые действуют на тело, обеспечивает его прямолинейное и равномерное движение или состояние покоя.

Рис. 1. Динамометры с грузами. © ЯКласс.
Рис. 2. Изображение сил, действующих на тело. © ЯКласс.
Рис. 3. Изображение сил, действующих на тело. © ЯКласс.

2. Результирующая сила

Если на тело одновременно действует несколько сил, тогда состояние тела или его движение определяет результирующая сила — сумма всех сил.

Сложение сил
Если силы действуют в одном направлении, результирующая сила равна сумме сил.
Рис. \(1\). Силы в одном направлении
F рез = F 1 + F 2
Рис. \(2\). Сила тяги обеих лошадей суммируется
Обрати внимание!

Если силы действуют в противоположных направлениях, результирующая сила равна разности сил — от большей силы отнимают меньшую, результирующая сила действует в направлении большей силы.

Например, при движении автомобиля на него действуют две силы: сила тяги \(Fт\), создаваемая двигателем и направленная в сторону движения, и сила трения \(Fтр\) с поверхностью дороги, которая направлена в противоположном направлении (силу сопротивления воздуха не учитываем).

F рез = F т − F тр
Рис. \(3\). Результирующая сила
F рез = F тр − F т
В этом случае движение автомобиля будет замедленным, так как сила трения больше, чем сила тяги.
Если сила тяги одинакова с силой трения, тогда автомобиль двигается с постоянной скоростью.
Эти силы компенсируют друг друга. Сумма всех сил равна нулю, и автомобиль двигается без ускорения.
Рис. \(4\). Силы, действующие на автомобиль
1-й закон Ньютона :

Если на тело не действуют силы или они уравновешены, тогда тело остаётся неподвижным или двигается равномерно и прямолинейно.

Когда автомобиль стоит на дороге, он находится в статическом равновесии. На него действуют две силы — сила притяжения (гравитации) и сила упругоcти опоры (дороги), которые компенсируют друг друга, их сумма равна нулю.

Каждое тело стремится оказывать сопротивление изменению скорости, оказывая сопротивление силе, вызывающей ускорение.

Стремление тела сопротивляться изменению скорости называют инертностью . Инертная масса является мерой инертности (чем больше масса, тем больше инертность тела).

Как найти силу тяги

Сила тяги — сила, прикладываемая к телу для поддержания его в постоянном движении.

Действие силы тяги

Множество сил, действующих на движущийся объект, для упрощения вычислений делят на две группы: силу тяги и силы сопротивления.

Её прекращение

Когда действие силы тяги прекращается, движущееся тело замедляется и постепенно останавливается, так как на него воздействуют силы, мешающие продолжать двигаться, например, трение.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

1 закон Ньютона о действии

Согласно этому закону в формулировке самого Ньютона, любое тело остается в покое или равномерно движется по прямой, пока на него не воздействуют силы, заставляющие его изменить это состояние.

В современной физике в формулировку внесены уточнения:

• закон применим только в системах отсчета, называемых инерциальными;
• тело может вращаться на месте, не находясь под воздействием внешних сил, поэтому вместо термина «тело» следует использовать термин «материальная точка».

Чтобы переместить неподвижный предмет, на него должна воздействовать некая сила. Чтобы изменить скорость движения предмета, также необходимо воздействие силы, замедляющей его или ускоряющей. Так как предметы обладают разной массой и соответственно разной инертностью, силы, достаточные для эффективного воздействия, тоже будут различаться.

Состояние ускорения после воздействия силы тяги

Когда движение равномерное, сила тяги и сила трения совершают одинаковую работу, уравновешивая друг друга. Воздействие силы на тело в направлении движения придает ему ускорение. Если направить ту же силу в противоположном направлении, она замедлит движение тела, что можно назвать отрицательным ускорением.

Формулы для определения силы тяги

Согласно второму закону Ньютона, сумма сил, воздействующих на движущееся тело, равна массе \(m\) , умноженной на ускорение \(a\) . Универсальной формулы, подходящей для любого сочетания сил, не существует. Чаще всего силу тяги находят с помощью общей формулы \( F_т-\;F_=m\;\times\;a\) , где \(F_т\) — сила тяги, \(F_\) — силы сопротивления.
При решении конкретной задачи силы, воздействующие на тело, схематически изображают в виде векторов. На схеме:

• сила тяжести mg;
• сила реакции опоры \(N\) ;
• сила трения \( F_\) ;
• сила тяги \(F\) .

При нахождении тела на горизонтальной поверхности сила тяжести и сила реакции опоры уравновесят друг друга. Но если транспортное средство движется в гору или под гору, придется учесть влияние уклона. Тогда формула может выглядеть так: \(F_т-\;F_с-\;mg\;\times\;\sin\alpha=m\;\times\;a.\)

Работа A, которую должна совершить сила тяги, сдвигая тело, связана с ней соотношением \(A\;=\;F\;\times\;s\) . \(s\) здесь — расстояние, на которое тело переместилось.

Какое условие должно соблюдаться

Сила тяги всегда должна быть больше противодействующих ей сил.

Формула через мощность

Полезную механическую мощность \(N\) можно вычислить по формуле \(N=F_т\;\times\;v\) , где \(v\) — скорость. Для определения силы тяги нужно разделить мощность на скорость: \(F_т\;=\;\frac N v.\)

Измерение и обозначение силы тяги

Силу тяги обозначают \(F_т\) или \(F\) . Единица измерения — ньютон ( \(Н\) ).
Для решения задач недостаточно измерить усилие, приложенное к объекту, и выразить его конкретным числом, так как сила обладает еще и направлением. Чтобы подчеркнуть, что сила — векторная величина, к буквенному обозначению добавляют стрелку.

Как определить силу тяги двигателя. Примеры решения задач

Задача 1

Автомобиль может разгоняться до 216 км/ч. Максимальная мощность двигателя равна 96 кВт. Определите максимальную силу тяги двигателя.

Решение

Переведем киловатты в ватты, а километры в час — в метры в секунду:

\(F_т\;=\;\frac N v = \frac = 1600 Н\)

Задача 2

Троллейбус весом 12 тонн за 5 секунд проезжает по горизонтальной дороге 10 метров. Сила трения равна 2,4 кН. Определите силу тяги, которую развивает двигатель.

Решение

Переведем тонны в килограммы, а килоньютоны в ньютоны:

\(F_т-\;F_=m\;\times\;a\) , следовательно, \(F_т=m\times a\;+\;F_\)

Чтобы определить ускорение а, воспользуемся формулой \(s\;=\;\frac2\)

Подставив численные значения величин, получаем:

Задача 3

Транспорт, весящий 4 тонны, едет в гору. Уклон — 1 метр на каждые 25 метров пути. \(\mu\) — 0,1 от силы тяжести, \(а = 0\) . Определите силу тяги.

Решение

Сделаем проекции на координатные оси:

Подставим значение \(F_\) в уравнение \(OX\) и определим \(F_т\) :

Найдем синус и косинус \(\alpha\) , подставим их в общую формулу:

Найти силу тяги (22 февраля 2009)

Автобус, масса которого равна 10 т, двигается горизонтально так, что проекция его скорости изменяется по закону v_x = 0,5t. Найти силу тяги, если коэффициент трения равняется 0,02.

Задание дано учителем. Cпециализированная школа, 9 класс, профиль обычный, задание из контрольной работы.

• версия для печати
• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Комментарии

Опубликовано 23 февраля, 2009 — 09:25 пользователем Fizik-999
ma = F_тяг − F_тр.

Выражаем из уравнения силу тяги, подставляя вместо F_тр = μmg, а ускорение находим из уравнения скорости.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 27 июля, 2011 — 22:34 пользователем Elitmango
Ну, я напишу чуть подробнее.

Из уравнения изменения скорости: a = 0.5 м/с 2 .

По 2 закону Ньютона: F_т + F_тр = ma.

Значит, сила трения при движении тела по горизонтальной поверхности F_тр = μmg, но можно и вывести. По определению, F_тр = μN.

F_тр = μmg (что и требовалось доказать).

F_т = μmg + ma, подставим числа: F_т = 0.02 × 10 000 × 10 + 10 000 × 0.5 = 7 000 Н.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 29 июля, 2011 — 21:26 пользователем В. Грабцевич

Если уж подробно, то уточните, как Вы определили ускорение. Вопрос простой для Вас, но наверняка будет полезен пользователям. Помните, что решаем задачи и не только для себя.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 30 июля, 2011 — 13:45 пользователем Elitmango

Рассмотрим v_x = 0.5t.

Это зависимость скорости от времени, значит, построим график при t = 0 c и v = 0 м/c, при t = 1 c и v = 0.5 м/c, при t = 2 c и v = 1 м/c и т. д.

Значит, явно видно, что с увеличением времени скорость постоянно изменяется на определённое число. Это и есть ускорение. Поэтому ускорение тела 0.5 м/c 2 .

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 30 июля, 2011 — 14:31 пользователем В. Грабцевич
Уравнение скорости при равноускоренном движении имеет вид:

v = v_o + at (в векторном виде),

вид уравнения указывает нам на линейную зависимость, коэффициент при времени t и есть ускорение.

С другой стороны:

Продифференцировав по времени уравнение скорости, получим ускорение:

a = (0,5t) / = 0,5 (м/с 2 ).

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 30 июля, 2011 — 14:36 пользователем Elitmango

Извините, но я только перешёл в 10 класс, и я не знаю производную.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 30 июля, 2011 — 20:31 пользователем В. Грабцевич
Можешь и не узнать в школе, а в вузе придется на лету вникать. Учись, вникай в понятия, спрашивай.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Опубликовано 30 июля, 2011 — 20:45 пользователем Elitmango

Я учусь в классе с математическим уклоном, поэтому, я думаю, в 10 классе я по-любому узнаю, что такое производная, а пока что я решаю, как умею.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии