Чтобы столбик ртути в медицинском термометре опустился, термометр «встряхивают»-двигают вниз, а затем резко останавливают. Какова причина опускания столбика ртути?
По двум парал-ым железнодорожным путям навстречу друг другу равномерно движутся два поезда: грузовой — длиной 630 м — со скоростью 48 км/ч и пассажирский длиной 120 м — со скоростью 102 км/ч.
Брусок массой 900 г соскальзывает с доски, наклоненной к горизонту под углом 30 градусов с ускорением 1,3 м/с2. Каков вес бруска? Как он направлен? Примите ℊ=9,8 м/с.
Частота свободных электромагнитных колебаний в колебательном контуре 20 МГц. Определите частоту колебаний в контуре, если конденсатор емкостью 1 мкФ заменить конденсатором, емкость которого 4 мкФ.
Чугунный шар имеет массу 4,2 кг при объеме 700 кубических сантиметров. Определите имеет ли этот шар внутри полость.
скорость автомобиля изменяется по закону vx=0.3t. Определите силу тяги, действующую на автомобиль, если его масса 1,2 т.
КАКАЯ ДОЛЖНА БЫТЬ СИЛА УДАРА ЧТОБЫ ВЫРУБИТЬ ЛЮБОГО
Автомобиль въезжает на вогнутый участок дороги, радиус кривизны которого R = 30 м. При какой скорости водитель будет испытывать трехкратную перегрузку?
Найдите импульс легкового автомобиля массой 1,5 движущегося со скоростью 36 км/ч
Какое из двух одинаковых тел обладает большей кинетической энергией, то которое движется со скоростью 10 м/с или 20 м/с Во сколько раз больше?
Главная » Физика » Мяч массой 0,6 кг. после удара, длящегося 0,04 с., приобретает скорость 12 м/с. Найти среднию силу удара
Источник: 4i5.ru
Как определить среднюю силу
Средняя сила – это условная величина. В случаях, когда сила, действующая на тело, меняется со временем или действие силы очень мало, то определить величину силы в каждый момент времени не представляется возможным. Поэтому в данных случаях принимают допущение, что за определенное время на тело действовала постоянная сила равная средней и рассчитывают именно ее — Fср.
Статьи по теме:
- Как определить среднюю силу
- Как рассчитать силу удара
- Как найти силу торможения
Вам понадобится
- умение интегрировать
Инструкция
Пусть тело под действием некой силы F изменило свою скорость с V1 до V2 за короткий промежуток времени Δt. Ускорение данного тела будет равно a=(V2-V1)/Δt, где а, V1 и V2 – являются векторными величинами.
Подставьте данное выражение в формулу второго закона Ньютона: F=ma=m(V2-V1)/Δt=(mV2-mV1)/Δt, не забывая, что сила F – тоже векторная величина.
Запишите полученную формулу в несколько ином виде: FΔt=mΔV =Δp. Векторную величину FΔt, равную произведению силы на время ее воздействия, называют импульсом силы и измеряют в ньютонах умноженных на секунду (Н•с). А произведение массы тела на его скорость p=mV – импульсом тела или количеством движения тела. Эту векторную величину измеряют в килограммах, умноженных на метр в секунду (кг•м/с).
как можно измерить силу удара.
Т.о. второй закон Ньютона можно сформулировать иначе: импульс силы, действующей на тело равен изменению импульса тела: FΔt=Δp.
Если время воздействия силы было очень мало, например, во время удара, то среднюю силу находят так: Fср=Δp/Δt=m(V2-V1)/Δt.Пример: Мяч массой 0,26кг летел со скоростью 10м/с. После удара волейболиста, мяч увеличил скорость до 20м/с. Время удара – 0,005с. Средняя сила воздействия руки волейболиста на мяч равна в данном случае Fср=0,26•(20-10)/0,005с=520Н.
Если сила, действующая на тело, не постоянна, а меняется со временем по закону F(t), то путем интегрирования функции F(t) по времени t на промежутке от 0 до T найдите изменение импульса тела: dр=F(t)dt.
И по формуле Fср=dp/dt определите значение средней силы.Пример: Сила меняется со временем по линейному закону F=30t+2. Найдите среднюю силу воздействия за 5с. Сначала вычисляем импульс тела p=∫(30t+2)dt=15t²+2t , а затем среднюю силу: Fср=(15t²+2t)/t=15t+2=15•5+2=77Н
Видео по теме
Обратите внимание
Сила является векторной величиной. Если в результате расчетов значение Fср получилось отрицательным, это значит, что вектор силы направлен в сторону, противоположную направлению координатной оси.
Полезный совет
Не забывайте при решении задач переводить все используемые в формулах величины в СИ. Т.е. массу – в килограммы, скорость – в метры, деленные на секунду, а силу – в ньютоны.
- Физика для углубленного изучения, Е.И. Бутиков, А.С. Кондратьев
Совет полезен?
Статьи по теме:
- Как найти силу сопротивления движению
- Как найти силы сопротивления воздуха
- Как определить силу удара
Добавить комментарий к статье
Похожие советы
- Как найти силы инерции
- Как найти импульс тела
- Как определить силу упругости
- Как найти максимальную скорость
- Что такое импульс
- Как выучить все силы в физике
- Как можно измерить силу
- Как найти вращающий момент
- Как определить силу кислоты
- Как определить силу торможения
- Как рассчитать архимедову силу
- Как измерить силу удара
- Как определить силу, сообщающую ускорение
- Как определить скорость пули
- Как найти силу сопротивления
- Архимедова сила — что это значит?
- Как находить среднюю скорость
- Как найти импульс
- Как определить, на каком расстоянии от вас ударила молния
- Как рассчитать момент инерции
- Как найти коэффициент полезного действия
- Как найти силу трения скольжения
- Как найти силу тяжести
Источник: www.kakprosto.ru
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ СИЛЫ УДАРА И КОЭФФИЦИЕНТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРИ СОУДАРЕНИИ ШАРА С ПЛОСКОЙ СТЕНКОЙ
Цель работы:измерение времени соударения металлических тел, определение средней силы удара и коэффициента восстановления скорости.
Оборудование:массивная плита с мишенями из разных металлов, шар на подвесе, электронный секундомер.
Описание установки и метода измерений
Определим среднюю силу удара с помощью следующей установки. Металлический шар 1 подвешен на тонкой проволоке (рис. 1). При вертикальном положении нити шар 1 почти касается одной из двух противоположных сторон массивной металлическойплиты 2 (стороны плиты изготовлены из разных материалов). В момент удара шара о плиту замыкается электрическая цепь.
Продолжительность удара шара о плиту определяют электроннымсекундомером 3 по времени замыкания шаром электрической цепи.
По второму закону Ньютона средняя сила взаимодействия, возникающая в момент удара шара о стенку,
где m – масса шара; – скорость шара после удара; – скорость шара перед ударом; t – время соударения. Скорость шара после удара о плиту направлена противоположно скорости до удара. Поэтому . Тогда численное значение силы взаимодействия
Исключим из формулы (1) скорости и .
Скорость шара перед ударом можно вычислить, если знать угол a, определяемый по шкале 4, который образует нить подвеса шара с ее вертикальным положением до удара (рис 1).
По закону сохранения энергии
здесь h – высота, на которую поднят шар; – скорость шара перед ударом. Тогда
Из рис. 1 следует, что
где l – расстояние от точки подвеса шара до его центра. Следовательно,
После удара шар отскочит от плиты и поднимется на высоту h’, нить подвеса отклонится от вертикального положения на некоторый угол g. По закону сохранения энергии
Аналогично (2) определим скорость шара после удара:
Подставив (2) и (3) в (1),получим
Формула (4) является расчетной.
Уменьшение угла отклонения нити подвеса шарика после удара его о плиту происходит потому, что удар не является абсолютно упругим, и часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию соударяющихся тел.
Потери механической энергии при ударе характеризуются коэффициентом восстановления скорости Kc. Коэффициент восстановления скорости Kc в случае удара шара о массивную стенку определяется по формуле
Подставим (2) и (3) в (5), получим расчетную формулу для определения коэффициента восстановления
В условиях опыта коэффициент восстановления скорости можно считать величиной, зависящей только от материала соударяющихся тел. Посредством Kc можно характеризовать упругие свойства того или иного материала. Очевидно, для реальных тел всегда Kc < 1.
Порядок выполнения работы
1. Включить в электросеть электронный секундомер. Прогреть прибор в течение одной минуты.
2. Отвести шар от положения равновесия на угол α = 20 о -30 о .
3. Отпустить шар, давая ему возможность один раз удариться о плиту.
4. Измерить угол, на который отклонится нить подвеса шара после удара его о плиту.
5. Измерить время удара электронным секундомером.
Опыт провести три раза при одном и том же угле a. Результаты измерений записать в табл. 1.
6. По найденным средним значениям , и α и указанным на установке m, l вычислить среднюю силу взаимодействия шара с плитой по формуле (4).
| Номер опыта | Угол до удара | Угол после удара | Время взаимодействия , с | Длина подвеса шара l, м | Масса шара m, кг |
| , м/с 2 | , м/с 2 | , м | , кг | , рад |
7. Вычислить коэффициент восстановления скорости по (6), используя значение α и средние значения .
8. Подвесить шар с противоположной стороны плиты и произвести измерения и расчеты согласно п.п. 1-7 для другой пары соударяющихся тел. Результаты опыта занести в таблицу.
9. Вычислить погрешность измерения силы удара по формуле
где (абсолютную погрешность угла следует брать в радианах). Записать конечный результат.
10. Сделать вывод о связи времени удара с упругими свойствами материалов соударяющихся тел.
Контрольные вопросы
1. Что такое масса тела? Что такое действующая на тело сила? В каких единицах измеряются эти величины в системе СИ и СГС.
2. Сформулируйте законы Ньютона.
3. Какие виды механической энергии существуют? Дайте их определения и вывод формул.
4. В каких единицах измеряется энергия в системах СИ и СГС?
5. При каких условиях справедлив закон сохранения механической энергии? Как он формулируется?
6. Вывести расчетную формулу для определения средней силы удара шара с плитой.
7. Какие удары называют абсолютно упругими и абсолютно неупругими? Чему равен коэффициент восстановления скорости при абсолютно упругом ударе и абсолютно неупругом ударе.
Библиографический список
1. Детлаф, А. А. Курс физики / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Высш. шк., 1999. – § 2.1–2.5, 3.1–3.4, 5.1.
2. Трофимова, Т. И. Курс физики / Трофимова Т.И. – М.: Академия, 2004. – § 5–7, 12–15.
3. Савельев, И. В. Курс общей физики в 3-х т. Т.1 / И. В. Савельев.– СПб.: Лань, 2005. – § 7–9, 19–24.
4. Кингсеп, А. С. Основы физики: в 2-х т. Т. 1 / А. С. Кингсеп, Г. Р. Локшин, О. А. Ольхов. – М.: Физматлит, 2001. – Гл. 6 § 6.1.
5. Сивухин, Д.В. Общий курс физики: в 5-ти т. Т.1 / Д. В. Сивухин. – М.: Физматлит МФТИ, 2005. – § 28.
6. Курс физики: Учебник для вузов: в 2-х т. Т. 1 / Под ред. В. Н. Лозовского. – СПб.: Лань, 2006. – Гл. 1.2 § 1.9. Гл. 1.3 § 1.12, 1.15
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Источник: infopedia.su
Как определить среднюю силу удара
Практический курс физики
Мяч массой m = 300 г упал с высоты Н = 1,23 м на асфальт и подскочил на ту же высоту. Продолжительность удара об асфальт t = 0,1 с. Определите среднюю силу удара Fср. Как изменится средняя сила удара, если мяч ударится о твердую поверхность, наклоненную под углом α = 30° к горизонту? Какой будет Fср, если в обоих случаях мяч заменить пластилиновым шаром той же массы? Продолжительность удара — та же.
 |
 |
 |
 |
Источник: tasksall.ru