Лучший ответ по мнению автора
|
|||||||||||||||
Сила сопротивления зависит от размеров и формы тела и скорости перемещения тела в среде, возникающая при его движении и затормаживает это движение. Сила сопротивления отличается от силы трения тем, что последняя рассматривает характер взаимодействия друг с другом твердых тел. Можно наблюдать, когда один элемент двигается по поверхности другого. Вектор силы сопротивления имеет направление противоположное движению.
Работа силы сопротивления видна на примере: при свободном падении листка с дерева на него действует сила сопротивления воздуха, которую можно сравнить с силой тяжести. В связи с этим, ускорение падающего листка будет не таким, как от ускорения свободного падения.
Аналогично с перемещением в жидкости, если тело погружается в воду плавно, то сопротивление воды будет меньше, чем при прыжке в нее.
Чему равна сила сопротивления
В числовом выражении общая сила сопротивления равна силе, которую следует приложить для равномерного передвижения тела по ровной горизонтальной поверхности. Определяется третьим законом Ньютона.
Формулы 1 — 3
Сила сопротивления прямо пропорциональна массе тела и вычисляется по формуле:
[F=mu * m * g]
где [boldsymbol{mu}] коэффициент материала изготовления опоры, выбирается по таблице;
g – постоянная величина равная 9,8 м/с2.
Для тел с небольшой скоростью сила сопротивления рассчитывается как произведение коэффициента сопротивления материала (a) и силы, провоцирующую движение предмета (v).
[F=v a]
где v — скорость движения предмета, a — коэффициент сопротивления среды.
При высоких скоростях или больших размеров предметов, силу сопротивления вычисляют пропорционально квадрату скорости.
[F=c v^{2}]
Зависимость силы от сопротивления определяется для каждой среды отдельно. Сила сопротивления среды растет, с ростом скорости движения предмета в среде.
От чего зависит сила сопротивления
На величину силы сопротивления влияют следующие факторы:
- особенности и плотность среды, например, у жидкости плотность выше, чем у газа;
- форма тела, у предметов с вытянутыми обтекаемыми вдоль движения формами сопротивление меньше, чем с расположенными перпендикулярно движению гранями;
- скорость движения.
В зависимости от воздействия на движущиеся предметы различают несколько типов силы сопротивления:
- Сила сопротивления качению [P_{f}]. Зависит от вида и состояния опорной поверхности, скорости перемещения, силы давления воздуха и прочее. Коэффициент сопротивлению качению f зависит типа и состояния опорной поверхности, его значение уменьшается, при повышении давления и температуры.
- Сила сопротивления воздуха [P_{B}] возникает при разных показателях давления. В аэродинамике называется лобовым сопротивлением. Показатель будет выше с ростом вихреобразования в передней и задней частях объекта движения. Величина вихреобразования зависит от формы передвигаемых предметов.
Понятие силы электрического сопротивления
Строение металлических проводников объясняет наличие сопротивления. Свободные электроны движутся по проводнику встречая ионы кристаллической решетки. При контакте с ними другие электроны теряют часть своей энергии. У проводников с отличающимся атомным строением будет разное сопротивление току. Поэтому чем выше сопротивление проводника, тем проводимость электрического тока будет меньше.
Формулы 4 — 5
Электрическое сопротивление в физике обозначают R, измеряется в Ом. Сопротивление равно 1 Ом, если на концах проводника возникает напряжение в 1 Вольт при силе тока равной 1 Ампер.
Формула сопротивления силы тока:
[R=rho frac{l}{S}]
где l – длина проводника; S – площадь сечения; ρ – удельное сопротивление.
Сила электрического сопротивления зависит от материала проводника, его длины, формы и температуры. Удельное сопротивление отличается у различных материалов.
Удельное сопротивление [boldsymbol{(rho)}] — сопротивление проводника длиной 1м и обладающего площадью поперечного сечения [boldsymbol{1м^{2}}]. Обозначается в Ом*м. К примеру, удельное сопротивления меди [1,7 * 10^{-8} Oм * м], это значит, что у медного проводника длиной [1м^{2}] сопротивление равно [1,7 * 10^{-8} Ом].
Сопротивление проводника будет расти с увеличением температуры:
[rho=rho_{o}(1+alpha Delta T)]
где [boldsymbol{rho_{0}}] – обозначает удельное сопротивление при [T_{0}=293 mathrm{~K}left(20^{circ} mathrm{C}right), Delta T=T-T_{0}], α – температурный коэффициент сопротивления [left(K^{-1}right)].
При нагревании движение частиц материала возрастает и создает препятствия для направленного движения электродов. Количество столкновений свободных электронов с ионами кристаллической решетки увеличивается.
Такое свойство применимо в термометрах сопротивления, измеряют температуру исходя из зависимости температуры и сопротивления с высокой точностью измерения.
Нет времени решать самому?
Наши эксперты помогут!
Формула силы тока и сопротивление
Формула 6
Законом Ома для участка цепи называют взаимосвязь между силой тока (I), напряжением (U) и сопротивлением (R) проводника на практике установлена Г. Омом.
[I=frac{U}{R}]
Материалы с низким удельным сопротивлением считаются проводниками, они эффективно проводят электрический ток. С высоким удельным сопротивлением – диэлектрики, их используют как изоляторы. Промежуточное положение занимают полупроводники.
Пример
Найти силу тока в проводнике длиной 100 мм, сечением 0,5 мм2 изготовленном из меди, если напряжение на его концах 6,8 В.
Решение:
Запишем формулу закона Ома и найдем сопротивление через силу тока : [I=frac{U}{R}]
Для определения силы тока I, нужно определить сопротивление R. С помощью формулы с удельным сопротивлением преобразуем формулу для закона Ома:
[begin{array}{r}
R=rho frac{l}{S} \
I=frac{U S}{rho l}
end{array}]
Подставляем значения в формулу:
[I=frac{6,8 * 0,5}{0,017 * 100}=2 mathrm{~A}]
Значение ρ для меди берется из таблиц.
Ответ: 2А
Загрузить PDF
Загрузить PDF
Масса – это количество материи, содержащейся в данном теле. Материя – это все, что можно физически ощутить. В большинстве случаев масса зависит от размеров тела, но это не всегда так – например, размеры воздушного шара могут быть больше размеров определенного тела, но при этом масса шара будет меньше массы этого тела. Эта статья расскажет вам, как найти массу.
-
1
Используйте трехрычажные весы. Любые весы используются для нахождения массы тел. В рассматриваемых весах есть три рычага, на каждом из которых имеется передвижная гиря.[1]
Также каждый рычаг снабжен шкалой, вдоль которой двигается гиря определенной массы.[2]
- На показания трехрычажных весов не влияет сила тяжести, что позволяет произвести точные измерения массы. В таких весах неизвестная масса сравнивается с известной массой.
- Средняя шкала имеет шаг 100 г. Дальняя шкала имеет шаг 10 г. Ближняя шкала измеряет вес в диапазоне 0-10 г.
- При помощи трехрычажных весов можно произвести очень точные измерения массы тела. В случае использования таких весов ошибка измерения составит всего 0,06 г. Принцип работы таких весов похож на принцип работы детской карусели.[3]
-
2
Передвиньте гири в крайнее левое положений. Это нужно сделать тогда, когда чаша весов пустая. В этом случае весы будут показывать 0.
- Если индикатор, расположенный справа, не совпадает с фиксированной меткой, откалибруйте весы, поворачивая калибровочный винт (он находится слева под чашей весов).
- Калибруют весы для того, чтобы масса чаши не влияла на показания весов, то есть когда чаша пустая, весы должны показывать 0 г. Масса чаши называется весом тары.
- Для того чтобы с чашей весы показывали 0 г, покрутите калибровочный винт, расположенный под чашей. Затем положите на чашу предмет (тело), массу которого вы хотите найти (это делается при помощи передвижных гирь).
-
3
Двигайте гири по одной. Для начала передвиньте гирю по средней шкале (с шагом 100 г). Передвигайте гирю вправо до тех пор, пока индикатор не опустится ниже фиксированной метки. Деление, находящееся слева от гири, указывает на число сотен граммов. За один раз передвигайте гирю на одно деление.
- Затем передвиньте гирю по дальней шкале (с шагом 10 г). Передвигайте гирю вправо до тех пор, пока индикатор не опустится ниже фиксированной метки. Деление, находящееся слева от гири, указывает на число десятков граммов.
- Ближняя шкала делений не имеет. Вы можете перемещать гирю по ней в любом направлении. Числа на этой шкале обозначают граммы, а штриховые метки между числами – десятые грамма.
-
4
Найдите массу тела. Теперь вы можете определить массу тела, находящегося на чаше весов. Для этого сложите показания трех шкал.
- Показания каждой шкалы читаются аналогично показаниям линейки. При этом учитывают показания до ближайшей середины между делениями.
- Например, измерим массу банки с содовой. Если дальняя шкала показывает 70 г, средняя шкала показывает 300 г, а ближняя шкала показывает 3,34 г, то масса банки равна 373,34 г.
Реклама
-
1
Вычисление массы через объем и плотность. Формула для вычисления плотности: плотность = масса / объем. Для того чтобы воспользоваться этой формулой, вам нужно знать объем и плотность тела.[4]
- Согласно этой формуле масса тела равна произведению плотности на объем: масса = объем Х плотность. Например, объем алмаза равен 0,00500 кубическим метрам, а его плотность равна 3,520 кгм^3. Для вычисления массы алмаза перемножьте эти значения: 0,00500 Х 3,520.
- Для перемножения значений воспользуйтесь онлайн-калькулятором. Его можно найти на разных сайтах.[5]
[6]
- Вы можете воспользоваться специальным калькулятором для вычисления объема тела. Например, вы можете найти объем конуса, если вам известны радиус его основания и высота.[7]
-
2
Уясните разницу между массой и весом. Это разные величины. Масса – это количество материи, содержащейся в данном теле. Вес – это сила, с которой тело действует на опору и которая возникает в поле силы тяжести. Вес тела возрастает с увеличением его массы.
- Помните, что вес тела зависит от его местоположения, потому что при этом меняется сила тяжести. Масса тела не зависит от его местоположения.[8]
Не забудьте вычислить массу тела в соответствующих единицах измерения (килограммах и граммах), а для обозначения массы используйте специальный символ (букву латинского алфавита). - Вес тел одинаковой массы может быть различным (в зависимости от силы тяжести). Например вес тела на Земле будет отличаться от веса того же тела на Луне.[9]
- Не измеряйте массу тела в фунтах и унциях.[10]
- Помните, что вес тела зависит от его местоположения, потому что при этом меняется сила тяжести. Масса тела не зависит от его местоположения.[8]
-
3
Вычисление массы через силу и ускорение. Формула для вычисление силы: F = m Х a.
- Таким образом, формула для вычисления массы: m = F/a, то есть масса равна силе, деленной на ускорение. Масса тела присутствует в формулировке второго закона Ньютона, который гласит, что ускорение прямо пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе тела.
- Масса измеряется в килограммах (кг). Сила измеряется в ньютонах (Н).[11]
Реклама
Советы
- Масса обозначается буквой m. Масса считается постоянной величиной.
Реклама
Об этой статье
Эту страницу просматривали 19 820 раз.
Была ли эта статья полезной?
Масса, фундаментальное свойство каждого объекта, измеряет количество вещества, содержащегося в теле. В этом посте будет обсуждаться, как найти массу с помощью ускорения и силы, так как это важно при различных подходах и решаемых задачах.
Сэр Исаак Ньютон предложил ряд принципов и теорий, которые привели к разработке нескольких методов оценки массы объекта. Второй закон Ньютона – самый простой и наиболее широко используемый метод расчета массы, поскольку он включает расчет массы с использованием как силы, так и ускорения.
Давайте посмотрим, как второй закон Ньютона может помочь нам в определении массы любого объекта.
Как найти массу с ускорением и силой, используя Второй закон Ньютона:
Термины масса, сила и ускорение используются в повседневной жизни и связаны друг с другом. Сила — это физическое воздействие, вызывающее состояние движения изменяться, что означает, что оно либо ускоряется, либо замедляется. Масса – это тип сопротивления, который предотвращает изменение состояния объекта под действием силы. В результате объект сможет изменить свое состояние движения, как только сила преодолеет это сопротивление.
Наиболее общая форма Второго закона Ньютона гласит, что сила, действующая на тело или частицу, будет равна скорости изменения импульса тела или частицы. Таким образом, поместив это утверждение в формулу, его можно выразить как:
Где p – линейный импульс объекта. Он рассчитывается как произведение скорости и массы объекта. Таким образом, математически мы можем записать это как:
р = мв
Итак, если значение импульс заменяется силой уравнение, получаем:
Когда скорость объекта приближается к скорости света, масса объекта увеличивается; Тем не менее, это не так. Поскольку скорость оцениваемого объекта не очень велика, т.е. близка к скорости света, масса не изменяется. В результате со временем меняется только скорость, а масса остается постоянной.
Но дифференциация скорости во времени дает ускорение.
В результате сила может быть выражена через массу и ускорение, а ее математическое представление выглядит следующим образом:
F = ма
Второй закон Ньютона представлен этим уравнением. Это можно использовать для расчета массы объекта, задав его уравнение. В результате массу объекта можно рассчитать следующим образом:
Ньютон, килограмм и м / с2 – единицы силы, массы и ускорения в системе СИ, соответственно, согласно Международной системе единиц.
Приведенное выше уравнение масс раскрывает два факта, которые перечислены ниже:
- м ∝ F: – Эта пропорциональность показывает, что большая масса требует большей силы, тогда как меньшая масса требует меньшей силы.
- м ∝ 1 / год: – Поскольку ускорение обратно пропорционально массе объекта, объект с большой массой будет испытывать меньшее ускорение, тогда как объект с низкой массой будет испытывать большее ускорение.
Из этого можно сделать вывод, что если масса объекта велика, для него потребуется большая внешняя сила, а поскольку масса, по сути, является сопротивлением, его ускорение будет законом, и наоборот.
Предположим, вы прилагаете силу и к игрушке, и к настоящей машине. Затем игрушечный автомобиль разгоняется без особых усилий. Однако настоящей машине для движения вперед требуется больше силы. Или, возможно, он вообще не двигается. Это связано с тем, что масса игрушечной машинки меньше, чем у реальной машины. В результате сила, необходимая для их ускорения, варьируется.
Давайте посмотрим на некоторые проблемы нахождения массы с помощью ускорения и силы.
Проблема: когда к объекту прилагается сила в 6.0 ньютонов, он ускоряется со скоростью 12.0 м / с2. Определите массу объекта.
Данный:
Сила на объект F = 6 Н
Ускорение объекта a = 12 м / с2
Найти:
m =?
Решение:
Масса объекта:
∴ м = 2 кг
Таким образом, здесь, в данном случае, масса объекта составляет 2 кг.
Проблема: чтобы разогнать мяч со скоростью 4 м / с2, требуется сила 24 Н. Какой тогда была бы масса объекта?
Данный:
Ускорение мяча a = 4 м / с2
Сила, приложенная к шару F = 24 Н
Найти:
m =?
Решение:
Масса мяча:
∴ м = 6 кг
Таким образом, чтобы разогнаться со скоростью 4 м / с2, мячу весом 6 кг требуется сила 24 Н.
Часто задаваемые вопросы о поиске массы с помощью второго закона Ньютона:
В .: Приведите законы движения Ньютона.
Ответ: Формулировки всех трех законов движения Ньютона приведены ниже:
1-й закон: Состояние тела не изменяется до тех пор, пока на него не перестанет действовать ненулевая результирующая сила, что означает, что если оно неподвижно, оно останется таковым, а если оно движется, оно будет поддерживать свою скорость. Это часто называют законом инерции.
2-й закон: Скорость изменения импульса тела пропорциональна приложенной к нему силе. Или, другими словами, величина ускорения объекта пропорциональна приложенной к нему силе и обратно пропорциональна массе тела. Это можно записать в виде уравнения:
F = ma
3-й закон: Во время взаимодействия двух тел сила, действующая обоими, будет одинаковой по величине и в противоположном направлении.
В: Когда ракета запускается со стартовой площадки, она не только набирает скорость, но и получает огромное ускорение во время стрельбы. Что является причиной этого?
Отв.: Когда ракета запускается, она ускоряется в результате выстрела.
Из-за топлива, используемого в ракетах, стрельба из них возможна. Топливо в ракете горит во время выстрела. В результате постоянной стрельбы масса теряется, а ускорение увеличивается, потому что масса и ускорение обратно пропорциональны.
В: Объясните, как каждый из законов Ньютона влияет на игру в перетягивание каната.
Отв .: Важность каждого закона Ньютона в перетягивании каната указана ниже:
- Первый закон Ньютона: Пока не начнется тяга, то есть пока не будет приложена сила, веревка останется в том же положении.
- Второй закон Ньютона: Силу каждой команды можно рассчитать с помощью второго закона Ньютона. Сила, с которой тянет каждая команда, определяется массой тела каждой команды и ускорением, с которым движется веревка.
- Третий закон Ньютона: Одна команда с силой тянет веревку к себе, а другая тянет веревку от себя. Обе команды, по сути, идут в противоположных направлениях. В результате, пока одна из сторон не достигнет максимума, ни одна из команд не выиграет.
В. Опишите, что произойдет, если вы попытаетесь толкнуть кого-то, кто тяжелее вас. Что, если он тоже оттолкнет вас?
Ответ: Тело будет ускоряться только в том случае, если действующая на него результирующая сила больше нуля.
Поскольку человек, которого вы пытаетесь толкнуть, имеет большую массу, чем вы, ему потребуется больше силы для ускорения, чем вы можете предоставить. В результате человек останется неподвижным. Поскольку ваша масса меньше его, когда он толкает вас назад, вы ускоряетесь в направлении толчка.
Мы видели, как найти массу без ускорения в предыдущем посте, а в этом – как найти массу с ускорением и силой. Мы надеемся, что эти сообщения ответили на ваши вопросы.
При движении на тело действуют различные силы. Решая задачу-модель, зачастую пренебрегают силами сопротивления, в простых случаях рассматривают линейную зависимость силы сопротивления от параметров. В реальной жизни закон зависимости силы сопротивления от параметров среды имеет более сложный вид. Решение задач на сопротивление, безусловно, приблизит нас к более точному описанию явления.
1) Два тела одинакового объема V соединены длинной нитью. Плотность первого тела ρ1, плотность второго тела ρ2. Систему сбрасывают с зависшего воздушного шара. Через некоторое время скорость падения системы становится постоянной, так как сила тяжести уравновешивается силой сопротивления воздуха. Найдите силу натяжения нити в установившемся режиме падения. [решение]
2) Из (А) в (Б) можно добраться только на моторной лодке по узкой реке, скорость течения которой всюду одинакова. Лодке с одним подвесным мотором на путь из A в Б требуется время t1 = 50 минут, а с двумя моторами — время t2 = t1/2. Сила тяги двух моторов вдвое больше силы тяги одного. За какое минимальное время можно добраться из Б в А на лодке с одним и с двумя моторами? Известно, что сила сопротивления движению лодки пропорциональна квадрату скорости движения относительно воды. [решение]
3) Деревянный шарик, опущенный под воду, всплывает в установившемся режиме со скоростью v1, а точно такой же по размеру пластмассовый тонет со скоростью v2. Куда и с какой скоростью будут двигаться в воде эти шарики, если их соединить ниткой? Сила сопротивления пропорциональна скорости. Гидродинамическим взаимодействием шариков можно пренебречь. Считайте, что на движущийся шарик действует такая же сила Архимеда, как и на покоящийся. [решение]
4) Школьник заметил, что сферический пузырёк воздуха диаметром d1 = 1 мм всплывает в жидкости плотностью ρж = 1 г/см3 со скоростью v1 = 0,5 см/с. Пузырёк диаметром d2 = 2 мм всплывает со скоростью v2 = 2 см/с, а сферическая металлическая дробинка такого же диаметра плотностью ρ = 5 г/см3 тонет со скоростью v3 = 8 см/с. С какой скоростью будет всплывать в этой жидкости пластмассовый шарик плотностью ρ = (2/3) г/см3 и диаметром d = 3 мм? Считайте, что характер зависимости сил сопротивления движению от скорости и диаметра шарика — степенной, и для всех указанных тел одинаков. [решение]
5) Шарик массой m и объёмом V под действием силы тяжести падает в жидкости плотностью ρ с постоянной скоростью v. Сила сопротивления жидкости движению шарика пропорциональна квадрату скорости. К шарику прилагается дополнительно горизонтально направленная сила f. Какой станет вертикальная составляющая скорости шарика v1? [решение]
6) В неоднородной вязкой среде (см. рис.) сила сопротивления, действующая на тело массой m, пропорциональна квадрату скорости, причём коэффициент пропорциональности α зависит от координаты тела x в направлении движения (то есть выражение для силы сопротивления имеет вид f = −α(x)v). Какой должна быть зависимость α(x), чтобы при любой начальной скорости, направленной вдоль оси x, тело, пущенное из точки x = 0, двигалось в данной среде равнозамедленно? Силу тяжести не учитывайте. [решение]
7) Лодку массой m, стоящую в спокойной воде, толкнули со скоростью vo. Какой путь пройдет она до того, как остановится, если сила сопротивления движению пропорциональна скорости: F = αv? [решение]
Вы читате материалы из пособия для подготовки к олимпиадам по физике. Далее: задачи на минимум и максимум.
