|
Задача для 10 класса по физике на тему Второй закон Ньютона.
|
|
|
YuiSe | Дата: Среда, 28.12.2011, 05:14 | Сообщение # 76 |
YuiSe
Ранг: Школьник (?)
Группа: Пользователи
|
| Сообщений: |
80 |
| Награды: |
2 |
| Статус: |
Offline |
|
Александр_Игрицкий, если pavel7 - тролль, то он добился своего и вывел вас из себя.
pavel7, а как вы объясните, причину, по которой этот автобус не поедет в совершеннейший гололед. И давление в цилиндре останется, и крутящий момент, а автобус не поедет. Зато если на него будет дуть ветер - поедет, но только в ту же сторону куда ветер дует, а не куда колеса крутятся.
28.12.2011
|
|
|
|
| |
|
|
Александр_Игрицкий | Дата: Среда, 28.12.2011, 08:05 | Сообщение # 77 |
| Сообщений: |
11095 |
| Награды: |
129 |
| Статус: |
Offline |
|
YuiSe, вот это, действительно, ОЧЕНЬ интересно!
Только какой же нормальный поставит автобус на полный гололед? Вопрос снимается!!!
Да, забываем уточнить: там АКП или как???
28.12.2011
Сообщение отредактировал Александр_Игрицкий - Среда, 28.12.2011, 08:06
|
|
|
|
| |
|
|
Александр_Игрицкий | Дата: Среда, 28.12.2011, 12:13 | Сообщение # 78 |
| Сообщений: |
11095 |
| Награды: |
129 |
| Статус: |
Offline |
|
pavel7!
Еще раз подчеркну, что Вам лично я сказать уже ничего не хочу, как и не хочу более сдерживаться в оценках Ваших сообщений.
Мне просто стыдно, что на этом форуме могут быть такие непрофессиональные выступления. Можно ошибаться, можно что-то не совсем понимать и пытаться разобраться, но совсем не пристало упорствовать в своих очевидных заблуждениях и с умным видом изрекать очевидные глупости. Но это Ваше дело.
Коллега из дружественного Гондураса не одобрил бы мои слова, как совершенно бесполезные. И соглашусь с ним полностью. Вас - ученого мужа - учить, только портить. А Вы уже великолепны.
Я пишу для тех, кому это может еще пригодиться.
Вот Ваша очередная глупость:
Quote (pavel7) нагрев любого устройства (механического) понижает общую полезную энергию.
Так что, "внутренних дел" у системы "автобус" нет
эти "в.д." могут привести к тому, что машина остановится на полном ходу...
Да, тепловые потери или нагрев двигателя уменьшают полезную мощность. Но и здесь только в том случае, когда именно нагрев не является самоцелью. И это единственное, что можно признать правильным.
Никакие "внутренние дела" не могут привести к тому, что машина на полном ходу остановится. Даже в том случае, когда двигатель перестал работать, водитель полностью выжал тормоз. Автомобиль не остановится, если нет для этого ВНЕШНИХ причин.
Я позволю себе не обсуждать их за очевидностью.
А вот еще Ваши мудрствования на пустом месте.
Quote (pavel7) Со дна океана всплывает металлическая банка, запаянная, внутри – вакуум. Говорят, что результирующая сила внешних сил, действующих, на банку, приложена к центру тяжести банки.
Но в этой точке ничего нет – там вакуум!
Что – решать задачу нельзя? -))
В любой задаче мы работаем с моделью этого мира. Другое дело – чтобы человек знал, как «живут» и действуют реальные силы. А силы в задаче могут быть даже совсем виртуальными – например система трех банок плавает в океане, а мы говорим только о движении центра тяжести её, потому что размеры этой системы очень малы по отношению к планете… Но на самом деле центр тяжести этой системы из 3-х банок не делает ничего – ни с чем не взаимодействует…
Вы всё прекрасно понимаете… Ваши вопросы могут поставить в тупик только школьника, который не выучил урок…
Говорят...
Говорим...
Школьник с невыученным уроком...
Именно так и есть.
Вы - школьник с совершенно невыученными уроками.
А я действительно ВСЕ прекрасно понимаю. Это моя профессия. И хочу научить этому других.
В частности, на Вашем прекрасном отрицательном примере!
Вы так и не избавились от самого вредного заблуждения - силы не могут быть виртуальными. Сила - величина серьезная, она тем и отличается от схоластических построений, что она обязана иметь реальный источник, природу - способ передачи, величину, направление и почти всегда точку приложения.
Центру тяжести совершенно не нужно быть физически осязаемым для того, что его как рабочее и очень полезное понятие нельзя было использовать при решении многих задач. Он на самом деле ни с чем не взаимодействует, существуя только в уме исследователя. Но это не означает, что он не может двигаться. И законы его движения и выводы из них столь же реальны, как и те реальные физические объекты, для описания движения которых он используется.
Не понимает это только полный неуч.
Вот я и хочу, чтобы читающие эти строки не брали с Вас пример, а учились у меня.
Наш форум и для этого тоже создан.
И я здесь именно для этого - учить, пока могу и потому что знаю и умею.
Вот, собственно, и все.
28.12.2011
Сообщение отредактировал Александр_Игрицкий - Среда, 28.12.2011, 14:49
|
|
|
|
| |
|
|
Александр_Игрицкий | Дата: Воскресенье, 01.01.2012, 16:21 | Сообщение # 79 |
| Сообщений: |
11095 |
| Награды: |
129 |
| Статус: |
Offline |
|
Оксана!
Вы разрешите дать комментарии к Вашему сообщению № 34?
Если можно, попробую предложить свой вариант анализа. Когда я объясняю детям эту тему, я говорю, что пятно контакта в идеальном случае при движении без проскальзывания- мгновенная ось вращения и относительно дороги неподвижно. Поэтому, решая задачи на максимальную скорость поворота мы должны эту неподвижность обеспечить, из условия, что трение покоя меньше трения скольжения.
А сила сопротивления движению, считаемая по формуле коэф трен*силу реакции опоры в данном случае для автомобиля, не какая то одна сила, а сумма всех сил препятствующих движению, таких как сопротивление ветра, трение качения, трение в подшипниках и всего остального, чему названия нет. Естественно эти два коэф трения разные вещи, даже называю второй во время урока- коэф сопротивления движению. Я вдруг поняла, что ни разу не задумывалась насколько такие расчеты соответствуют действительности... Кто нибудь это проверял? Что то сомнительно, что такой коэф. трения (сопротивления) постоянная величина...
01.01.2012
Сообщение отредактировал Александр_Игрицкий - Воскресенье, 01.01.2012, 16:21
|
|
|
|
| |
|
|
Оза | Дата: Воскресенье, 01.01.2012, 19:11 | Сообщение # 80 |
Оза
Ранг: Аспирант (?)
Группа: Я - учитель
Должность: физика
|
| Сообщений: |
942 |
| Награды: |
32 |
| Статус: |
Offline |
|
Quote (Александр_Игрицкий) Оксана!
Вы разрешите дать комментарии к Вашему сообщению № 34?
Конечно, а как же иначе? 
01.01.2012
|
|
|
|
| |
|
|
Александр_Игрицкий | Дата: Воскресенье, 01.01.2012, 20:03 | Сообщение # 81 |
| Сообщений: |
11095 |
| Награды: |
129 |
| Статус: |
Offline |
|
Оксана!
Я не хочу Вас переучивать или, что называется, попытаться обратить в свою веру. Я Вам точно также расскажу, что я говорю о силах трения и попутно о том, о чем упомянули Вы, - о мгновенной оси вращения.
Даже начну с последнего вопроса.
Мгновенная ось вращения – удобный прием рассматривать сложное движение, являющееся наложением вращения около некоторой реальной оси и движением самой оси. Оставляя до лучших времен случай произвольного движения самой оси, ограничимся только поступательным ее движением. В системе координат, связанной с осью, имеет место чистое вращение с определенной угловой скоростью. Снова не будем излишне усложнять ситуацию и рассмотрим самый простой и понятный случай вращения колеса радиуса R c угловой скоростью ω. Любая точка обода колеса имеет линейную скорость V=ωR, направленную как вектор по касательной к ободу. Чтобы не рисовать никаких рисунков, примем, что колесо расположено в вертикальной плоскости и вращается около горизонтальной оси по часовой стрелке, т.е. в отрицательном направлении. Теперь сообщим самой оси вращения горизонтальную скорость U. Согласно принципу суперпозиции результирующее движение будет наложением этих двух независимых движений: вращения вокруг оси и поступательного движения со скоростью U. Будем считать, что радиус колеса достаточно большой, чтобы все сказанное ниже было справедливо. Это допущение просто удобно и не является принципиальным. Рассмотрим теперь все точки колеса находящиеся в данный момент времени на вертикальном диаметре. Ясно, что точки, расположенные выше оси на расстоянии r от нее, будут иметь результирующую скорость, направленную вправо и равную U + ωr , в то время, как точки ниже оси будут иметь скорость U – ωr. Очевидно, найдется такое значение r = U/ω, при котором скорость этой точки на вертикальном диаметре будет в каждый момент времени равна 0. Через эту точку можно провести новую ось, параллельную старой, которая и называется мгновенной осью вращения. Действительно «поле скоростей» всех точек диска в любой момент времени можно получить именно с помощью такого простого представления – мгновенного вращения вокруг именно этой оси, забыв о поступательном движении!! На мой взгляд это основная польза от введения такой мнимой оси.
Теперь рассмотрим реальное колесо радиуса R, насаженное на движущуюся горизонтально со скоростью U ось и вращающееся вокруг этой оси с угловой скоростью ω. Скорость нижней точки обода колеса буде равна U – ωR. Три случая:
1. U – ωR > 0, или U > ωR, что равносильно ω < U/R. Это означает высокую скорость поступательного движения автомобиля при невысокой угловой скорости вращения колес. Нижняя точка колеса скользит по асфальту в направлении поступательного движения. Обычно это бывает при торможении на скользком месте. Так называемый юз.
2. U – ωR < 0, или U < ωR, что равносильно ω > U/R. Это означает низкую скорость поступательного движения автомобиля при высокой угловой скорости вращения колес. Нижняя точка также скользит по асфальту в сторону, противоположную скорости поступательного движения. Обычно это бывает при излишнем «газе» - любимое занятие молодых пижонов за рулем. Так называемая пробуксовка.
3. U – ωR = 0, или U = ωR, что равносильно ω = U/R. Это нормальный режим движения автомобиля и качения колеса. Нижняя точка колеса, в каждый момент другая, всегда неподвижна относительно асфальта.
Что здесь важно с точки зрения силы трения? Во всех трех случаях природа силы трения одна и та же. Это сила сухого трения скольжения. Только в первых двух случаях эта сила уже достигла своего максимума, равного μN = μmg (мы говорим о горизонтальном движении), а в последнем случае еще нет – она пока еще <= μmg. И еще одна особенность силы трения в первых двух случаях – она направлена против скорости нижней точки колеса, а в нормальном – третьем случае – может быть направлена в любую сторону. При юзе она только тормозит, а при пробуксовке – только разгоняет.
Никакой особенной причины привлекать понятие мгновенной оси вращения нет. Для студентов это может быть полезно для быстрого построения поля скоростей, а для школьников? Для олимпиад разве что.
Продолжу, если Вам интересно.
01.01.2012
|
|
|
|
| |
|
|
Оза | Дата: Воскресенье, 01.01.2012, 20:13 | Сообщение # 82 |
Оза
Ранг: Аспирант (?)
Группа: Я - учитель
Должность: физика
|
| Сообщений: |
942 |
| Награды: |
32 |
| Статус: |
Offline |
|
Quote (Александр_Игрицкий) Никакой особенной причины привлекать понятие мгновенной оси вращения нет. Для студентов это может быть полезно для быстрого построения поля скоростей, а для школьников? Для олимпиад разве что.
В учебнике задачи на определение скорости разных точек колеса относительно земли, поэтому этот вопрос мы все равно рассматриваем.
01.01.2012
|
|
|
|
| |
|
|
Александр_Игрицкий | Дата: Воскресенье, 01.01.2012, 20:26 | Сообщение # 83 |
| Сообщений: |
11095 |
| Награды: |
129 |
| Статус: |
Offline |
|
Оза, конечно!
Весь вопрос в том, как рассматривать. Я бы и трохоиду объяснил, и прочие премудрости. Если есть, кому!
01.01.2012
|
|
|
|
| |
|
|
Оза | Дата: Воскресенье, 01.01.2012, 21:47 | Сообщение # 84 |
Оза
Ранг: Аспирант (?)
Группа: Я - учитель
Должность: физика
|
| Сообщений: |
942 |
| Награды: |
32 |
| Статус: |
Offline |
|
Траекторию движения (без проскальзывания) точки на шине колеса называют эвольвентой, трохоида -новое слово, не знаю или забыла. Вероятно это как раз то, где стоит закончить рассмотрение вопроса на уровне средней общеобразовательной школы. А вот по поводу силы трения, разговор явно не закончен
Добавлено (01.01.2012, 21:36)
---------------------------------------------
Quote (Александр_Игрицкий) Что здесь важно с точки зрения силы трения? Во всех трех случаях природа силы трения одна и та же. Это сила сухого трения скольжения.
В случае движения без проскальзывания (третьем в Вашем перечне) должна быть сила трения покоя, ведь скольжения нет!
Добавлено (01.01.2012, 21:47)
---------------------------------------------
Я привыкла называть трением покоя силу, которая позволяет человеку идти, машине ехать, в общем силу, которая обеспечивает движение "отталкиванием от земли" , если возникает скольжение, мы оттолкнуться не можем, это связано с тем, что величина трение покоя ограничивается величиной трения скольжения, и соответственно коэффициентом трения скольжения, который например на льду резко уменьшается.
01.01.2012
Сообщение отредактировал Оза - Воскресенье, 01.01.2012, 23:00
|
|
|
|
| |
|
|
Александр_Игрицкий | Дата: Воскресенье, 01.01.2012, 23:56 | Сообщение # 85 |
| Сообщений: |
11095 |
| Награды: |
129 |
| Статус: |
Offline |
|
Quote (Оза) Траекторию движения (без проскальзывания) точки на шине колеса называют эвольвентой, трохоида -новое слово, не знаю или забыла. Вероятно это как раз то, где стоит закончить рассмотрение вопроса на уровне средней общеобразовательной школы.
Я не сторонник обсуждать основные понятия дифференциальной геометрии здесь, на форуме учителей школы. Двойственные понятия эволюта-эвольвента имеют универсальный смысл.
То, о чем говороим мы, называется в общем случае трохоидой, которая может быть циклоидой различных видов. Все зависит от положения той точки, о траектории которой мы говорим: на ободе, ближе к центру или дальше от центра, чем точки обода. Обод катится БЕЗ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ по прямой.
Давайте оставим это пока. Не для школы. Говорить можно, а работать с линиями нельзя - запас знаний не тот.
О трении поговорим завтра!
01.01.2012
Сообщение отредактировал Александр_Игрицкий - Воскресенье, 01.01.2012, 23:59
|
|
|
|
| |
|
|
Оза | Дата: Среда, 04.01.2012, 13:43 | Сообщение # 86 |
Оза
Ранг: Аспирант (?)
Группа: Я - учитель
Должность: физика
|
| Сообщений: |
942 |
| Награды: |
32 |
| Статус: |
Offline |
|
Quote (Александр_Игрицкий) О трении поговорим завтра!
04.01.2012
|
|
|
|
| |
|
|
Александр_Игрицкий | Дата: Среда, 04.01.2012, 14:31 | Сообщение # 87 |
| Сообщений: |
11095 |
| Награды: |
129 |
| Статус: |
Offline |
|
Оза!
Простите, ради Бога!
Никак не допишу. Сегодня обещаю!
Увлекся! Дебаты на теме "Новогодняя шутка" завершаются. А жаль! Опять берет верх мальчишеское желание быстро и ляп-тяп. Когда же, начав обсуждать серьезную тему, научимся обсуждать ее с уважением к ней!?
Я, как дурак (и почему - КАК?), влезаю в тему серьезно и по самые уши, а в ответ слышу: это все ерунда. Нам бы чего-нибудь земного!
Бог им судья!
04.01.2012
Сообщение отредактировал Александр_Игрицкий - Среда, 04.01.2012, 14:35
|
|
|
|
| |
|
|
Оза | Дата: Среда, 04.01.2012, 17:07 | Сообщение # 88 |
Оза
Ранг: Аспирант (?)
Группа: Я - учитель
Должность: физика
|
| Сообщений: |
942 |
| Награды: |
32 |
| Статус: |
Offline |
|
Quote (Александр_Игрицкий) Дебаты на теме "Новогодняя шутка" завершаются. А жаль!
  Добавлено (04.01.2012, 17:07)
---------------------------------------------
Абсолютно мужской разговор, не вызывает у меня ни протеста, ни интереса, ассоциируется с чем то вроде рыбалки. Но вот почему сила трения покоя превратилась в трение скольжения, и как грамотно об этом говорить на уроке мне интересно
04.01.2012
|
|
|
|
| |
|
|
Александр_Игрицкий | Дата: Среда, 04.01.2012, 17:54 | Сообщение # 89 |
| Сообщений: |
11095 |
| Награды: |
129 |
| Статус: |
Offline |
|
Я сейчас и долго здесь. Будут вопросы, сразу отвечу.
04.01.2012
|
|
|
|
| |
|
|
Александр_Игрицкий | Дата: Среда, 04.01.2012, 18:01 | Сообщение # 90 |
| Сообщений: |
11095 |
| Награды: |
129 |
| Статус: |
Offline |
|
Оза, вот, что получилось.
Что еще важного в этой теме?
Контактное взаимодействие – сложное явление. Присутствуют два взаимодействующих тела. Казалось бы, между ними должна возникнуть одна-единственная сила одной природы, вызванная любой – упругой или неупругой деформацией контактирующих поверхностей, в конечном счете связанной с электромагнитным взаимодействием электронных оболочек атомов и молекул обоих контактирующих тел. Но заниматься анализом природы взаимодействия не входит сейчас в нашу задачу. Нам нужно сейчас понять, как именно учитывать эту силу при решении некоторых задач.
Первая и самая типичная. На горизонтальной плоской поверхности неподвижно лежит брусок массы m. Брусок прижимается к плоскости силой F, составляющей угол ψ с вертикалью. Система координат стандартная: ось ОХ – горизонтальна, направление оси слева направо; ось OY – вертикально вверх. Тогда компоненты силы F по осям будут (F•sinψ; - F•cosψ). Будем считать, что полей тяготения нет! Это никак не обедняет задачу. По второму закону Ньютона мы вынуждены признать, что на брусок со стороны плоскости (больше во Вселенной ничего нет – плоскость и брусок!) действует сила сила R = F (здесь – модули сил), которая, как обычно говорят, уравновешивает силу F. И компоненты этой силы будут, естественно, (-F•sinψ; F•cosψ) = (-R•sinψ; R•cosψ). Важно, что это компоненты ОДНОЙ силы! А дальше поступают так: модуль нормальной компоненты называют (часто) реакцией плоскости (опоры) и обозначают N, а модуль тангенциальной компоненты – силой трения F_трения. Физика явления такова, что между обеими компонентами есть вполне определенная связь, которая и составляет суть закона Кулона-Амонтона: сила трения, пока в состоянии, уравновешивает тангенциальную компоненту внешней силы, но лишь до определенного предела, равного некоторому коэффициенту μ, умноженному на величину нормальной компоненты силы R. Этот постоянный для каждой пары взаимодействующих поверхностей коэффициент называется коэффициентом трения, определен, известен, ищется в справочниках. Его исследование является предметом отдельных исследований, единой теории на сей счет нет, одна эмпирика. Для нас это совершенно не важно! Что нужно помнить?
1. Исключительно для удобства единую силу ВСЕГДА рассматривают покомпонентно.
2. Одна – реакция опоры N, вторая – сила трения F_трения.
3. Реакция направлена N всегда по нормали к поверхности.
4. Сила трения F_трения в тех случаях, когда нет взаимных перемещений, всегда уравновешивает тангенциальную составляющую РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЙ внешней силы и имеет любое соответствующее направление.
5. Сила трения имеет верхний предел, равный F _трения_max= μ•N.
6. Значение коэффициента трения μ в условиях любой данной задачи считается известным и постоянным, в частности, от относительной скорости контактирующих поверхностей не зависящим.
Все это вместе взятое – законы сухого трения. Подразделение на силу трения покоя (п.4) и силу трения реального скольжния (п.5) совершенно не принципиально!!!
Оксана! Не могу не остановиться на Ваших словах:
«А сила сопротивления движению, считаемая по формуле коэф трен*силу реакции опоры в данном случае для автомобиля, не какая то одна сила, а сумма всех сил препятствующих движению, таких как сопротивление ветра, трение качения, трение в подшипниках и всего остального, чему названия нет. Естественно эти два коэф трения разные вещи, даже называю второй во время урока- коэф сопротивления движению.»Не могу с Вами согласиться по принципиальным соображениям.
Veritas magis amicitiae!
Сила трения есть ЕДИНСТВЕННАЯ внешняя сила, какая могла бы разогнать автобус до 20 м/с за 50 с, т.е. сообщить тушке в 15000 кг ускорение 0,4 м/сс. Даже с учетом по-идиотски мизерного коэффициента трения 0,06, как будто или дорогу специально полили маслом, или привели по ошибке коэффициент трения качения (но он РАЗМЕРНЫЙ – длина, точнее, плечо!), такое трение могло бы обеспечить силу тяги = 0,06 х 15000 х 10 = 9000 Н, а нужно-то было всего
ma = 15000 х 0,4 = 6000 Н. Основная ошибка в том, что сила трения μ•N = μ•mg – движущая, а не тормозящая сила.
Прибегать к помощи попутного ветра, оленьих упряжек, толкающей сзади публики мы, разумеется, не будем.
На дорогах сила тяги - сила сухого трения.
В том случае, когда есть желание учесть и КАКИЕ-ТО силы спротивления в этой задаче, то их нужно корректно вводить.
ma = Cила тяги – Сумма всех возможных сил сопротивления.
Записывать решение задачи, как замыслили по недопониманию составители, грубейшая ошибка:
ma = Сила тяги - μ•mg - нонсенс! Что это за сила тяги, если не сила трения (покоя) ?!
В данном случае мы убедились, что (п.4 и п.5) предел силы трения есть 9000 Н, поэтому автобус разгоняется без проскальзывания (без юза!) и необходимая сила тяги 6000 Н может быть обеспечена. И все!
Хотим учесть возможное сопротивление, давайте учтем.
1. Трение качение? Но оно не определяется по формуле μ•mg!
2. Силу сопротивления воздуха, о которой писал пропавший без вести Павел? Но данных в условии недостаточно.
3. Трение в подшипниках? Это не внешняя сила?
4. Потери в двигателе? Внутренние!
5. Все остальное, чему названия нет? Это не серьезно. Всему должно быть название, если не пускаться в мистику.
Почти все.
Еще два слова о силе трения. Если уже есть скольжение, то в перпендикулярном движению направлении тело можно сдвинуть сколь угодно малой силой! Тело чуть-чуть изменит направление движение, и сила трения снова будет направлена против скорости.
Вторая классическая: под углом у стены стоит лестница, не падает и не скользит. По ней даже можно подняться. Нужно указать, объяснить и найти все силы в такой стандартной статической задаче.
Обращаю внимание на то, что сила трения лестницы о пол совершенно необходима для равновесия, в то время как сила трения о стену, если и есть, то совершенно не существенна!
04.01.2012
Сообщение отредактировал Александр_Игрицкий - Среда, 04.01.2012, 21:10
|
|
|
|
| |
|
