Как определить силу, сообщающую ускорение
Согласно второму закону Ньютона, любая сила сообщает телу ускорение, если действует на него одна. Поэтому она пропорционально от него зависит. Для того чтобы рассчитать силу, которая сообщает ускорение, нужно знать величину этого ускорения и массу тела.
Вам понадобится
- – весы;
- – линейка или рулетка;
- – секундомер.
Инструкция
При помощи весов или любым другим способом определите массу тела. Выразите ее в килограммах. После взаимодействия тел, когда к изучаемому телу приложена сила, определите величину получаемого им ускорения акселерометром. Ускорение измерьте в м/с². Для определения числового значения силы найдите произведение массы тела m на его ускорение a, F= m•a. Направление силы в этом случае будет совпадать с направлением ускорения, полученного телом. Силу получите в Ньютонах.
Определите значение силы, которая сообщает телу ускорение свободного падения, когда тело свободно падает. Эта величина приблизительно одинакова во всех точках земной поверхности и среднее ее значение равно g=9,81 м/с². Для удобства расчета во многих задачах берут значение 10. Такая сила называется сила тяжести. Измерьте массу тела, которое свободно падает. Рассчитайте силу тяжести, умножив массу тела на ускорение свободного падения Fт= m•g.
Например, на тело массой 120 кг на поверхности Земли действует сила тяжести Fт= m•g= 120•9,81≈1200 Н.
Если тело равномерно движется по окружности, ему сообщается ускорение, которое называется центростремительным. Чтобы найти его значение, измерьте скорость тела, двигающегося по окружности. Для этого при помощи линейки или рулетки измерьте радиус, по которому движется тело, в метрах. С помощью секундомера замеряйте время одного оборота в секундах. Оно называется период вращения. Найдите скорость v=2•π•R/T, где R – радиус траектории, T – период вращения.
Рассчитайте центростремительное ускорение. Возведите значение скорости движения в квадрат и разделите его на радиус траектории a=v²/R. Рассчитайте силу, сообщающую телу это ускорение. Для этого массу тела, измеренную заранее любым способом, умножьте на ускорение или на квадрат скорости, поделенный на радиус: Fт= m• v²/R.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Загрузить PDF
Загрузить PDF
Сила — это толчок или усилие, приложенное к объекту, которое заставляет его сдвинуться с места или ускориться. Второй закон Ньютона описывает связь силы с массой и ускорением, позволяя вычислить силу. Как правило, чем больше масса объекта, тем бóльшая сила требуется для того, чтобы сдвинуть его с места.[1]
-
1
Умножьте массу на ускорение. Сила F, необходимая для того, чтобы придать объекту массой m ускорение a, определяется по следующей формуле: F = m x a. То есть сила равна массе, умноженной на ускорение.[2]
-
2
Переведите единицы измерения в систему СИ. В Международной системе единиц (СИ) основной единицей измерения массы служит килограмм, а ускорения — м/с2 (метр на секунду в квадрате). Выразив массу и ускорение в единицах СИ, мы получим значение силы в ньютонах (Н).[3]
- Например, если масса объекта составляет 3 фунта, необходимо перевести ее в килограммы. 3 фунта равны 1,36 кг, то есть масса объекта равна 1,36 кг.
-
3
Помните о том, что в физике вес и масса — это разные понятия. Если вес объекта дан в ньютонах, для нахождения массы его следует разделить на 9,8. Например, 10 Н эквивалентны 10/9,8 = 1,02 кг.[4]
Реклама
-
1
Найдите силу, необходимую для того, чтобы разогнать автомобиль массой 1000 кг до 5 м/с2.[5]
- Сначала проверим, все ли величины приведены в единицах измерения системы СИ.
- Умножив массу (1000 кг) на ускорение (5 м/с2), получим силу (5000 Н).
-
2
Вычислите силу, необходимую для того, чтобы разогнать тележку массой 8 фунтов до ускорения 7 м/с2.
- Сначала выразим все величины в единицах измерения СИ. Один фунт равен 0,453 кг, поэтому, умножив 8 фунтов на этот коэффициент, находим, что масса тележки составляет 3,62 кг.
- Умножив массу (3,62 кг) на заданное ускорение (7 м/с2), находим необходимую силу (25,34 Н).
-
3
Найдите силу, действующую на тележку весом 100 Н, которая движется с ускорением 2,5 м/с2.
- Как мы помним, вес в ньютонах следует перевести в массу в килограммах, поделив на 9,8. Разделив 100 Н на 9,8, получаем массу 10,2 кг.
- Умножив найденную массу тележки (10,2 кг) на заданное ускорение (2,5 м/с2), получаем силу (25,5 Н).
Реклама
Советы
- Всегда внимательно читайте условие задачи, чтобы определить, что дано: масса или вес.
- Проверьте единицы измерения и при необходимости выразите массу в килограммах, а ускорение — в м/с2.
- Согласно определению основной единицы измерения силы в системе СИ, Н = кг * м/с2.[6]
Реклама
Об этой статье
Эту страницу просматривали 64 479 раз.
Была ли эта статья полезной?
Сила, масса и ускорение
Расчеты
Сила — это физическая векторная величина, устанавливающая с какой силой другие тела или поле воздействуют на данное тело.
Обобщая опытные факты, Ньютон открыл основной закон динамики, сформулировав его таким образом:
Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение.
Чтобы рассчитать силу (F), нужно массу (m) умножить на ускорение (a):
F = m * a
Единица измерения ускорения м/с2;
массы кг;
единица силы Н.
В системе СИ за единицу измерения силы принята сила, сообщающая телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2, она была названа ньютоном (Н).
Исходя из определения ньютона, 1 Н равен 1 кг.м/с2.
Если известна масса тела m и действующая на него сила F, можно вычислить ускорение тела:
a = F / m
Согласно второго закона Ньютона, приобретенное телом ускорение будет прямо пропорционально силе F и обратно пропорционально массе m.
Быстро и правильно вычислить ускорение, силу, массу тела, установить их зависимость между собой вам поможет онлайн калькулятор.
Расчет силы, массы и ускорения онлайн
В физике мы имеем дело со многими видами сил, такими как вес, столкновение, нормальная сила и т. д. В этой статье рассматривается, как найти силу натяжения с ускорением.
Сила натяжения — это контактная сила, которая действует всякий раз, когда есть какой-либо объект, который тянут с помощью троса, веревки, веревки или шнура. Это реактивная сила, противодействующая силе натяжения струны. Чтобы определить силу натяжения с ускорением, мы используем результаты второго и третьего законов движения Ньютона.
Наиболее распространенным пример того, как найти силу натяжения с ускорением — это случай, когда тела подвешены к точке на цепи или веревке.
Подробнее о 15 списках примеров силы натяжения
Авторы изображений — Викисклад
Шаги о том, как найти силу натяжения с ускорением:
Рассмотрим объект O массы m кг подвешен к точке. Предположим, что объект движется вверх или вниз с ускорением a м/с2.
Первым шагом является построение диаграммы свободного тела. Эта диаграмма иллюстрирует различные типы сил, а также направление, в котором эти силы действуют.
Поскольку тело подвешено, сила тяжести является основной силой, действующей на него. Выражение для силы тяжести, действующей на любой объект массы M кг дается
F = мг
в котором g ускорение свободного падения, значение которого равно 9.8 м/с.2. Это выражение является результатом Второй закон движения Netwon в котором говорится, что результирующая сила определяется произведением массы тела на его ускорение.
Так вот, вес, действующий на тело W дан кем-то
Вт = мг
и направлен вниз.
Позволять T – сила натяжения, действующая вдоль струны. Теперь мы используем Третий закон движения Ньютона найти силу натяжения в системе. Третий закон гласит, что
«На каждое действие есть равное и противоположное противодействие».
Сумма всех восходящих сил должна быть равна сумме всех направленных вниз сил, если система находилась в равновесии.
Теперь применяется второй закон Ньютона, поскольку тело ускоряется. Следовательно, сила натяжения T дан кем-то
T = Wpm мА
Есть несколько случаев:
- If W и a направлены в одном направлении, то сила натяжения определяется выражением Т = Вт + мА
- If W и a направлены в противоположные стороны, то сила натяжения определяется выражением Т = Вт – мА
- Если ускорение отсутствует, то сила натяжения равна весу тела, т. е. Т = Ш
Основные предположения, сделанные здесь, таковы: веревка или струна не имеют массы, а движение происходит без трения.
Подробнее о Как рассчитать силу натяжения: Exhaustive Insight
Как найти силу натяжения с ускорением: примеры задач
1 задачи:
Рассмотрим два объекта массой m1 И м2 соответственно, которые прикреплены к двум концам невесомой веревки, проходящей через не имеющий трения и невесомый шкив. Как показано на рисунке, м2 находится на наклонной плоскости. Пренебрегая трением, найти ускорение масс и натяжение нити, если m1 20 кг и м2 составляет 10 кг, а θ составляет 45°.
Решение:
Для массы m1 :
Для первого объекта массы m1диаграмма свободного тела строится, как показано на рисунке.
Силы, действующие на m1 его вес m1g (направлен вниз) и натяжение струны T (действуя вверх). Из рисунка видно, что м1 ускоряется вверх. Отсюда применим второй закон Ньютона,
Т – м1г = м1а………………………………(1)
Для массы m2 :
Свободная диаграмма тела для m2 как показано на рисунке.
Силы, действующие на эту массу, обусловлены ее весом и нормальной силой реакции. N. Эти силы разлагаются на составляющие для определения силы натяжения. Компоненты m2г м2g cosθ и m2г грех θ . Из них м2g sin θ параллелен плоскости и противоположен натяжению T. И м2g cosθ уравновешивает N. Отсюда имеем, м2g cosθ
m2g sin θ – T =m2а…………………………………………(2)
m2g cosθ = N…………………………………………………….(3)
Складывая 1 и 2 уравнения,
Т – м1г + м2g sin θ – T = m1а + м2a
а=м2g sin θ – м1г / м1+m2……… (4)
Подставляя значение a в уравнении (1),
Т = м1а + м2a
Т = м1/m2 g sin θ – м12г / м1+m2 + м1g
Т = м1/m2 г(1+sinθ)/м1+m2
Дано, м1 = 20 кг; м2 = 10 кг; θ= 45°
Нам нужно найти ускорение a и напряжение T;
Из уравнения (4) имеем,
а = 10*9.8sin 45-20*9.8/20+10
а =- 4.22 м/с2
Следовательно, ускорение масс равно -4.22 м/с.2.
Теперь подставьте это значение a и m1 в уравнении (1),
Т = м1г + м1a
Т = м1(а+г)
Т= 20 (-4.22 +9.8)
Т = 111.6 Н
Следовательно, натяжение струны равно 111.6 Н.
Подробнее о том, как найти нормальную силу между двумя блоками: несколько подходов и примеры задач
Физика Как найти силу тяжести в физике, не зная массы, но зная ускорение тела, коэффициент трения и силу тяги?
Андрей Косилов
Знаток
(462),
на голосовании
8 лет назад
Голосование за лучший ответ
Иван Дурак
Просветленный
(37726)
8 лет назад
рисунок нужен
рима проснякова
Гуру
(3518)
8 лет назад
F тяги – Fтрения = ma. Отсюда находим массу. Сила тяжести равна F=mg
Похожие вопросы
