СОДЕРЖАНИЕ
Раздел 1. Краткие сведения теоретического характера
Раздел 2. Расчетная часть
Раздел 1. Краткие сведения теоретического характера
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И МОМЕНТА ИМПУЛЬСА
Импульсом тела или количеством движения называют произведение массы тела на его скорость. P – векторная величина. Направление импульса тела совпадает с направлением скорости оси и равно нулю, момент импульса системы относительно этой же оси остается постоянным.
Любая частица обладает моментом импульса, независимо от формы траектории по которой она движется Момент импульса замкнутой системы относительно любой неподвижной точки не изменяется с течением времени
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Для того чтобы решить данную задачу, необходимо использовать закон сохранения механической энергии, который гласит: Полная механическая энергия системы материальных точек, находящаяся под действием только консервативных сил, остается постоянной.
E = K + Пвнутр + Пвнеш = const, где
К – полная кинетическая энергия системы
Пвнутр – полная внутренняя потенциальная энергия системы
Пвнешн – полная потенциальная энергия системы в поле внешних консервативных сил
При скольжении тела по гладкой сфере сила трения не действует, сохраняется его полная механическая энергия, что позволяет определить скорость тела в любой точке траектории. В основе закона сохранения энергии лежит однородность времени, т.е. равнозначность всех моментов времени. По мере движения тела его кинетическая энергия увеличивается, а потенциальная энергия уменьшается.
Кинетической энергией системы называется энергия механического движения этой системы.
Потенциальная энергия тела в поле сил тяжести П (h) = mgh
Если на материальную точку действуют одновременно несколько сил, то каждая из них сообщает материальной точке ускорение согласно второму закону Ньютона, не зависящее от других сил.
Ускорение, приобретаемое материальной точкой, совпадает по направлению с действующей на нее силой и равно отношению этой силы к массе материальной точки.
Раздел 2. Расчетная часть
С вершины гладкой сферы радиуса R соскальзывает небольшое тело массой m. Следует определить
1. На какой высоте H от основания полусферы тело оторвется от ее поверхности?
2. Изменение величины потенциальной энергии ΔΠ тела за время его движения от верщины полусферы до точки отрыва?
M = 30
R = 0,6
По мере движения тела по поверхности сферы его скорость увеличивается, а сила нормального давления на сферу со стороны тела уменьшается. Когда сила нормального давления обратится в нуль, тело оторвется от поверхности.
При скольжении тела по гладкой сфере сохраняется его полная механическая энергия, это позволит определить скорость тела в любой точке траектории
Второй закон Ньютона для тела имеет вид
Условие отрыва тела от поверхности
Примем за нулевой уровень потенциальной энергии тела центр 0 сферы. Тогда закон сохранения энергии для тела принимает вид
Принимая во внимание, что тело движется по окружности и подставив значение силы реакции в точке отрыва во второй закон Ньютона спроецируем полученное уравнение на радиальное направление
Подставим в полученное уравнение найденную из закона сохранения энергии скорость тела, определим угол , при котором произойдет отрыв, а затем и высоту, на которой он произойдет
Следовательно
Подставим найденное значение скорости в уравнение второго закона Ньютона, получим
далее получится ,
Следовательно
Находим высоту (отсчитываемую от центра сферы) на которой произойдет отрыв тела от поверхности
Изменение величины потенциальной энергии тела за время его движения от вершины полусферы до точки отрыва
где
П1 – потенциальная энергия в начале движения
П2 – потенциальная энергия в точке отрыва
Ответ:
1.На высоте H = 0,4м от основания полусферы тело оторвется от ее поверхности
2.Изменение величины потенциальной энергии ΔΠ тела за время его движения от вершины полусферы до точки отрыва равно 0,0588 Дж
Другие работы по теме:
Модели задачи пространственного вращения
Рассмотрение двух физически возможных ситуаций, связанных с вращением вокруг некоей фиксированной точки, а именно - центра: двухатомной молекулы вокруг её центра масс и одного электрона в поле ядра атома водорода. Жесткий ротатор. Уравнение Шредингера.
Великие законы сохранения
Рассматриваются законы сохранения энергии, импульса и момента импульса с позиции их глубокого философского смысла.
Физика. Билеты к экзамену за 9 класс
Физика 9 кл. Бровкиной Билет №1 Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение материальной точки. Лабораторная работа. Определение коэффициента трения скольжения.
Изучение упругого и неупругого ударов шаров
Изучение законов сохранения импульса и механической энергии на примере ударного взаимодействия двух шаров. Определение средней силы удара, коэффициента восстановления скорости и энергии деформации шаров. Абсолютно упругий, неупругий удар, элементы теории.
Законы сохранения и симметрия
Фундаментальные законы сохранения физических величин. Свойства симметрии физических систем. Связь законов сохранения с симметрией пространства и времени. Принципы симметрии в физике. Симметрия как основа описания объектов и процессов в микромире.
Вопросы по физике
Элементы кинематики М Т Ур-е движ. , скорости. Матерьяльной точкой называют тело, размерами и формам которого в данной задаче можно пренебреч. Любой вектор можно разложить по базису:
Физика. Билеты к экзамену за 9 класс
Физика 9 кл. Бровкиной Билет №1 Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение материальной точки. Лабораторная работа. Определение коэффициента трения скольжения.
Примерные экзаменационные билеты по физике (11 класс)
Примерные экзаменационные билеты по физике Билет №1 Механическое движение. Относительность движения. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение. Равномерное и равноускоренное движение.
Лабораторная работа №1
абораторная работа № 1 Тема : Последовательное и параллельное соединение потребителей электрической энергии. Цель работы : проверить законы параллельного и последовательного соединения
Все формулы школьной физики
Механика кинематика движение по окружности закон всемирного тяготения закон Гука сила трения сила и импульс закон сохранения импульса закон сохранения энергии
Динамика частиц
Движение несвободной частицы. Силы реакции и динамика частиц. Движение центра масс, закон сохранения импульса системы. Закон сохранения кинетического момента системы. Закон сохранения и превращения механической энергии системы частиц. Теорема Кёнига.
Примерные экзаменационные билеты по физике 11 класс
Примерные экзаменационные билеты по физике Билет №1 Механическое движение. Относительность движения. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение. Равномерное и равноускоренное движение.
Законы сохранения
Иерархия естественно научных законов. Связь законов сохранения с симметрией системы.
Информационные параметры сигналов
Изучение развития колебательных процессов в испытуемых изделиях, путем проведения исследований одиночных импульсных сигналов излучаемых данным изделием, требует знания их параметров.
Биологические потенциалы.Потенциал покоя
Биоэлектрические потенциалы. Потенциал покоя Механизмах регуляции внутриклеточных процессов, возбуждение клеток, проведения импульса по нервному волокну, реакции на внешнее раздражители , в механике мышечного сокращения, в различного вида преобразованиях энергии большую роль играют электрические процессы- возникновение и распространение электрических потенциалов
Кинематика вращения
Принято считать, что в макромире не существует иных способов движения, кроме опорных (в узком смысле реактивных). Т. е. нет движения без отталкивания (притяжения) от чего (к чему) либо, отбрасывания массы (в смысле причины – начала) и т.д.
Импульсная механика
Импульсная механика рассматривает вопросы взаимодействия материальных тел, движущихся с ускорением и торможением, динамику вращения и кинематику переносного движения в силовых полях СП неинерциальных систем НС.
Спектральный и корреляционный анализ непериодических сигналов
Расчет спектральной плотности непериодических сигналов. Спектральный анализ непериодических сигналов. Определение ширины спектра по заданному уровню энергии. Расчет автокорреляционной функции сигнала и корреляционных функций импульсных видеосигналов.
Линии задержки
Моделирование прямоугольного импульса с определенной длительностью фронта. Синтезирование электрической принципиальной схемы с учетом параметров элементов. Графики входных и выходных напряжений. Влияние длительности фронта на искажение выходного сигнала.
Дисперсия в волоконных световодах
Распространение импульса электромагнитной энергии по световоду. Межмодовая дисперсия в многомодовых световодах. Определение внутримодовой дисперсии. Материальная и волноводная дисперсия в одномодовом волоконном световоде. Длина волны нулевой дисперсии.
ГИА физика 2010 кодификатор
Государственная (итоговая) аттестация 2010 года (в новой форме) по ФИЗИКЕ обучающихся, освоивших основные общеобразовательные программы Кодификатор
ГИА физика 2009 кодификатор
Государственная (итоговая) аттестация выпускников IX классов общеобразовательных учреждений 2009 г. (в новой форме) по ФИЗИКЕ Кодификатор элементов содержания по физике
Законы сохранения симметрии
Иерархия естественно научных законов. Законы сохранения. Связь законов сохранения с симметрией системы. Фундаментальные физические законы, согласно которым при определенных условиях некоторые физические величины не изменяются с течением времени.
Герман Гельмгольц
Гельмгольц, Герман Людвиг Фердинанд (Helmholtz, Hermann Ludwig Ferdinand von) (1821–1894), немецкий естествоиспытатель – физик, математик, физиолог и психолог.