Как найти силу тяжести формула

Как найти силу тяжести формула

§ 100. Выражение кинетической энергии через массу и скорость тела

В §§ 97 и 98 мы видели, что можно создать запас потенциальной энергии, заставляя какую-либо силу совершать работу, поднимая груз или сжимая пружину. Точно так же можно создать и запас кинетической энергии в результате работы какой-либо силы. Действительно, если тело под действием внешней силы получает ускорение и перемещается, то эта сила совершает работу, а тело приобретает скорость, т. е. приобретает кинетическую энергию. Например, сила давления пороховых газов в стволе ружья, выталкивая пулю, совершает работу, за счет которой и создается запас кинетической энергии пули.

Как найти ускорение

Обратно, если вследствие движения пули совершается работа (например, пуля поднимается вверх или, попадая в препятствие, производит разрушения), то кинетическая энергия пули уменьшается.

Переход работы в кинетическую энергию проследим на примере, когда на тело действует только одна сила (в случае многих сил это — равнодействующая всех сил, действующих на тело). Предположим, что на тело массы , находившееся в покое, начала действовать постоянная сила ; под действием силы  тело будет двигаться равноускоренно с ускорением . Пройдя расстояние  в направлении действия силы, тело приобретет скорость , связанную с пройденным расстоянием формулой  (§ 22). Отсюда находим работу  силы :

.

Точно так же, если на тело, движущееся со скоростью , начнет действовать сила, направленная против его движения, то оно будет замедлять свое движение и остановится, произведя до остановки работу против действующей силы, также равную .

Значит, кинетическая энергия  движущегося тела равна половине произведения его массы на квадрат скорости:

. (100.1)

Поскольку изменение кинетической энергии, так же как и изменение потенциальной энергии, равно работе (положительной или отрицательной), произведенной при этом изменении, то кинетическая энергия также измеряется в единицах работы, т. е. в джоулях.

100.1. Тело массы  движется со скоростью  по инерции. На тело начинает действовать вдоль направления движения тела сила, в результате чего через некоторое время скорость тела становится равной . Покажите, что приращение кинетической энергии тела равно работе, произведенной силой, для случая, когда скорость: а) растет; б) убывает; в) меняет знак.

100.2. На что затрачивается большая работа: на сообщение покоящемуся поезду скорости 5 м/с или на разгон его от скорости 5 м/с до скорости 10 м/с?

 

Определение силы или момента силы, если известна масса или момент инерции тела позволяет узнать только ускорение, то есть, как быстро изменится скорость

Плечо силы – перпендикуляр, опущенный из оси вращения на линию действия силы.

Костные звенья в организме человека представляют собой рычаги. При этом результат действия мышцы определяется не столько развиваемой ею силой, сколько моментом силы.

Как найти скорость тела, зная его массу и силу к нему приложенную?

Особенностью строения опорно-двигательного аппарата человека является небольшие значения плеч сил тяги мышц. В то же время внешняя сила, например, сила тяжести, имеет большое плечо (рис. 3.3). Поэтому для противодействия большим внешним моментам сил мышцы должны развивать большую силу тяги.

Рис. 3.3. Особенности работы скелетных мышц человека

Момент силы считают положительным, если сила вызывает поворот тела против часовой стрелки, и отрицательным, при повороте тела по часовой стрелке. На рис. 3.3. сила тяжести гантели создает отрицательный момент силы, так как стремится повернуть предплечье в локтевом суставе по часовой стрелке. Сила тяги мышц-сгибателей предплечья создает положительный момент, так как стремится повернуть предплечье в локтевом суставе против часовой стрелки.

Импульс момента силы (Sм) – мера воздействия момента силы относительно данной оси за промежуток времени.

Кинетический момент (К) &‐ векторная величина, мера вращательного движения тела, характеризующая его способность передаваться другому телу в виде механического движения. Кинетический момент определяется по формуле: K=Jω.

Кинетический момент при вращательном движении является аналогом импульса тела (количества движения) при поступательном движении.

Пример. При выполнении прыжка в воду после выполнения отталкивания от мостика, кинетический момент тела человека (К) остается неизменным. Поэтому если уменьшить момент инерции (J), то есть произвести группировку, увеличивается угловая скорость ω.Перед входом в воду, спортсмен увеличивает момент инерции (выпрямляется), тем самым он уменьшает угловую скорость вращения.

. Насколько изменилась скорость можно узнать определив импульс силы. Импульс силы – мера воздействия силы на тело за данный промежуток времени (в поступательном движении): S =F*Dt = m*Dv. В случае одновременного действия нескольких сил сумма их импульсов равна импульсу их равнодействующей за то же время. Именно импульс силы определяет изменение скорости. Во вращательном движении импульсу силы соответствует импульс момента силы – мера воздействия силы на тело относительно данной оси за данный промежуток времени: Sz = Mz*Dt.

Вследствие импульса силы и импульса момента силы возникают изменения движения, зависящие от инерционных характеристик тела и проявляющиеся в изменений скорости (количество движения и момент количества движения – кинетический момент).

Количество движения – это мера поступательного движения тела, характеризующая способность этого движения передаваться другому телу: K = m*v. Изменение количества движения равно импульсу силы: DK = F*Dt = m*Dv = S.

Кинетический момент – это мера вращательного движения тела, характеризующая способность этого движения передаваться другому телу: Kя = I*w = m*v*r. Если тело связано с осью вращения, не проходящей через его ЦМ, то полный кинетический момент слагается из кинетического момента тела относительно оси, проходящей через его ЦМ параллельно внешней оси (I0*w) и кинетического момента некоторой точки, обладающей массой тела и отстоящей от оси вращения на таком же расстоянии, что и ЦМ: L = I0*w + m*r2*w.

Между моментом количества движения (кинетическим моментом) и моментом импульса силы существует количественная взаимосвязь: DL = Mz*Dt = I*Dw = Sz.

Дата добавления: 2016-10-23; просмотров: 170 | Нарушение авторских прав

Рекомендуемый контект:


Похожая информация:


Поиск на сайте:


Как найти массу, зная скорость?

§ 100. Выражение кинетической энергии через массу и скорость тела

В §§ 97 и 98 мы видели, что можно создать запас потенциальной энергии, заставляя какую-либо силу совершать работу, поднимая груз или сжимая пружину. Точно так же можно создать и запас кинетической энергии в результате работы какой-либо силы. Действительно, если тело под действием внешней силы получает ускорение и перемещается, то эта сила совершает работу, а тело приобретает скорость, т. е. приобретает кинетическую энергию. Например, сила давления пороховых газов в стволе ружья, выталкивая пулю, совершает работу, за счет которой и создается запас кинетической энергии пули. Обратно, если вследствие движения пули совершается работа (например, пуля поднимается вверх или, попадая в препятствие, производит разрушения), то кинетическая энергия пули уменьшается.

Переход работы в кинетическую энергию проследим на примере, когда на тело действует только одна сила (в случае многих сил это — равнодействующая всех сил, действующих на тело). Предположим, что на тело массы , находившееся в покое, начала действовать постоянная сила ; под действием силы  тело будет двигаться равноускоренно с ускорением . Пройдя расстояние  в направлении действия силы, тело приобретет скорость , связанную с пройденным расстоянием формулой  (§ 22). Отсюда находим работу  силы :

.

Точно так же, если на тело, движущееся со скоростью , начнет действовать сила, направленная против его движения, то оно будет замедлять свое движение и остановится, произведя до остановки работу против действующей силы, также равную . Значит, кинетическая энергия  движущегося тела равна половине произведения его массы на квадрат скорости:

. (100.1)

Поскольку изменение кинетической энергии, так же как и изменение потенциальной энергии, равно работе (положительной или отрицательной), произведенной при этом изменении, то кинетическая энергия также измеряется в единицах работы, т. е. в джоулях.

100.1. Тело массы  движется со скоростью  по инерции. На тело начинает действовать вдоль направления движения тела сила, в результате чего через некоторое время скорость тела становится равной . Покажите, что приращение кинетической энергии тела равно работе, произведенной силой, для случая, когда скорость: а) растет; б) убывает; в) меняет знак.

100.2. На что затрачивается большая работа: на сообщение покоящемуся поезду скорости 5 м/с или на разгон его от скорости 5 м/с до скорости 10 м/с?

 

Сила может подействовать только на материальное тело, которое обязательно имеет массу. Пользуясь вторым законом Ньютона, можно определить массу тела, на которое подействовала сила. В зависимости от природы силы для определения массы через силу могут понадобиться дополнительные величины.

Вам понадобится

  • — акселерометр;
  • — рулетка;
  • — секундомер;
  • — калькулятор.

Инструкция

Для расчета массы тела, на которое воздействует известная сила, воспользуйтесь соотношением, которое выводится из второго закона Ньютона. Для этого при помощи акселерометра измеряйте ускорение, которое получило тело в результате воздействия силы. Если этого прибора нет, измерьте скорость в начале и конце времени наблюдения за телом и поделите изменение скорости на время. Это и будет среднее ускорение тела за измеренный промежуток времени. Рассчитайте массу, поделив значение силы, действующей на тело F, на измеренное в м/с? ускорение a, m=F/a. Если значение силы взять в Ньютонах, то массу получите в килограммах.

Рассчитайте массу тела, на которое действует сила тяжести. Для этого подвесьте его на динамометр и по шкале определите силу, которая действует на тело. Это и будет сила тяжести. Для того чтобы определить массу тела, значение этой силы Fт поделите на ускорение свободного падения g?9,81 м/с?, m=F/g. Для удобства в расчетах можно брать значение g?10 м/с?

Как найти массу, зная скорость

в том случае, если не требуется высокая точность определения значения массы в килограммах.

Когда тело движется по круговой траектории с постоянной скоростью, на него тоже действует сила. Если известна ее величина, найдите массу тела, движущегося по круговой траектории. Для этого измерьте или рассчитайте скорость движения тела. Измерение производите спидометром, если это возможно. Чтобы рассчитать скорость, померьте радиус траектории тела рулеткой или линейкой R и время полного оборота Т при помощи секундомера, это называется период вращения. Скорость будет равна произведению радиуса на число 6,28, поделенному на период. Найдите массу, умножив силу F на радиус траектории движения тела и поделив результат на квадрат его скорости m=F•R/v?. Для получения результата в килограммах, скорость измеряйте в метрах в секунду, радиус — в метрах, а силу — в Ньютонах.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Сила тяжести — это свойство тел с массой притягиваться друг к другу. Тела, которые имеют массу, всегда притягиваются друг к другу. Притяжения тел с очень большими массами в астрономических масштабах создает значительные силы, благодаря которым мир является таким, каким мы его знаем.

Сила притяжения является причиной земного притяжения, в результате которого предметы падают на нее.

Сила, масса, ускорение, онлайн расчет.

Благодаря силе притяжения Луна вращается вокруг Земли, Земля и другие планеты — вокруг Солнца, Солнечная система — вокруг центра Галактики.

В физике сила тяжести — это сила, с которой тело действует на опору или вертикальный подвес. Эта сила направлена ​​всегда вертикально вниз.

Посчитать, с которой сила притяжения планеты действует на тело очень просто. Вот формула:

F=m*g

F — сила с которой действует тело. Измеряется в ньютонах (Н).
m — масса (вес) тела. Измеряется в килограммах (кг)
g — ускорение свободного падения. Измеряется в ньютонах разделенных на килограмм (Н/кг). Ее величина постоянная и в среднем по земной поверхности равна 9,8 Н/кг.

Как определить силу притяжения?

Пример:

Пусть масса чемодана равна 15 кг, тогда чтобы найти силу притяжения чемодана к Земле воспользуемся формулой:

F= m*g = 15*9,8 = 147 Н.

То есть сила притяжения чемодана составляет 147 ньютонов.

Значение g для планеты Земля неодинаково — на экваторе оно составляет 9,83 Н/кг, а на полюсах 9,78 Н/кг. Поэтому и берут среднее значение, которое мы использовали для расчета. Точные значения для различных регионов планеты используют в авиакосмической отрасли, а также на них обращают внимания в спорте, при тренировках спортсменов для участия в соревнованиях в других странах.

Историческая справка: впервые посчитал g и вывел формулу силы тяжести, а если точнее формулу силы с которой тело действует на другие тела, в 1687 году известный английский физик Исаак Ньютон. Именно в его честь и названа единица измерения силы. Существует легенда, что Ньютон начал исследовать вопрос силы тяжести после того, как ему упало на голову яблоко.

Сила тяжести — это свойство тел с массой притягиваться друг к другу. Тела, которые имеют массу, всегда притягиваются друг к другу. Притяжения тел с очень большими массами в астрономических масштабах создает значительные силы, благодаря которым мир является таким, каким мы его знаем.

Сила притяжения является причиной земного притяжения, в результате которого предметы падают на нее. Благодаря силе притяжения Луна вращается вокруг Земли, Земля и другие планеты — вокруг Солнца, Солнечная система — вокруг центра Галактики.

В физике сила тяжести — это сила, с которой тело действует на опору или вертикальный подвес.

Как найти массу, зная силу и ускорение?

Эта сила направлена ​​всегда вертикально вниз.

Посчитать, с которой сила притяжения планеты действует на тело очень просто. Вот формула:

F=m*g

F — сила с которой действует тело. Измеряется в ньютонах (Н).
m — масса (вес) тела. Измеряется в килограммах (кг)
g — ускорение свободного падения. Измеряется в ньютонах разделенных на килограмм (Н/кг). Ее величина постоянная и в среднем по земной поверхности равна 9,8 Н/кг.

Как определить силу притяжения?

Пример:

Пусть масса чемодана равна 15 кг, тогда чтобы найти силу притяжения чемодана к Земле воспользуемся формулой:

F= m*g = 15*9,8 = 147 Н.

То есть сила притяжения чемодана составляет 147 ньютонов.

Значение g для планеты Земля неодинаково — на экваторе оно составляет 9,83 Н/кг, а на полюсах 9,78 Н/кг. Поэтому и берут среднее значение, которое мы использовали для расчета. Точные значения для различных регионов планеты используют в авиакосмической отрасли, а также на них обращают внимания в спорте, при тренировках спортсменов для участия в соревнованиях в других странах.

Историческая справка: впервые посчитал g и вывел формулу силы тяжести, а если точнее формулу силы с которой тело действует на другие тела, в 1687 году известный английский физик Исаак Ньютон. Именно в его честь и названа единица измерения силы. Существует легенда, что Ньютон начал исследовать вопрос силы тяжести после того, как ему упало на голову яблоко.

admin