☰ Содержание · Физика

Движение тела под действием нескольких сил

Уроки 13 · 1 урок · Н. Ш. Турдиев, К. А. Турсунметов, А. Г. Ганиев, К. Т. Суяров, Ж. Э. Усаров, А. К. Авлиёкулов. Физика, 10 класс, 1-е издание. Издательство «Niso Poligraf», Ташкент, 2017
13

Движение тела под действием нескольких сил

Учебник: с. 40–43
ЦельАнализировать движение тела под действием нескольких сил с помощью проекций на координатные оси.
Новые слова
результирующая сила · teng ta’sir etuvchi kuchкоэффициент трения · ishqalanish koeffitsiyentiнаклонная плоскость · qiya tekislikсила натяжения · taranglik kuchi
Объяснение

Если на тело действует несколько сил, их векторная сумма — результирующая сила — определяет ускорение: m·a = F₁ + F₂ + … . Чтобы решить задачу, изображают все силы, действующие на тело, выбирают оси (обычно одну вдоль ускорения) и проецируют уравнение на каждую ось. На горизонтальной поверхности при тянущей силе F и силе трения скольжения Fₛ = μN ускорение a = (F – μmg)/m. На наклонной плоскости (угол α) вес раскладывается: mg sinα вдоль плоскости и mg cosα перпендикулярно ей, поэтому N = mg cosα, а при соскальзывании вниз a = g(sinα – μcosα). Тело остаётся в покое, если tgα ≤ μ. Для грузов m₁ и m₂ (m₂ > m₁) на нити, перекинутой через неподвижный блок (нить и блок невесомы, трения нет): a = g(m₂ – m₁)/(m₁ + m₂), а сила натяжения T = 2m₁m₂g/(m₁ + m₂). Во время движения вес каждого груза (сила, действующая на нить) равен T: хотя массы грузов различны, у двух грузов вес одинаков.

Примеры
Тело массой 10 кг на горизонтальном столе тянут с силой F = 50 Н, μ = 0,2 (g = 10 м/с²). Сила трения = 0,2·10·10 = 20 Н; a = (50 – 20)/10 = 3 м/с².
На наклонной плоскости с α = 37° (sin = 0,6; cos = 0,8) и μ = 0,5: a = 10·(0,6 – 0,5·0,8) = 10·0,2 = 2 м/с². Для блока с m₁ = 2 кг, m₂ = 3 кг: a = 10·(3 – 2)/5 = 2 м/с²; T = 2·2·3·10/5 = 24 Н.
Работа в классе

Только вместе с учителем: наклоните лёгкую доску на столе, положите на неё предметы с разными поверхностями (резина, бумага, пластик) и посмотрите, при каком угле они начнут скользить (tgα = μ). Не поднимайте доску слишком высоко; не давайте предметам падать.

Упражнения
1
Что такое результирующая сила?
2
Грузы массой 1 кг и 3 кг подвешены на нити, перекинутой через блок (g = 10 м/с²). Каково ускорение (м/с²)?
3
Какова сила натяжения нити (Н) для тех же грузов?
4
α = 37° (sin = 0,6; cos = 0,8), μ = 0,25, g = 10 м/с². Каково ускорение при движении вниз по наклонной плоскости (м/с²)?
5
Почему тело не скользит, когда tgα ≤ μ?