При какой силе натяжения нить обрывается

Задания третьей части представляют собой задачи. Рекомендуется провести их предварительное решение на черновике.

При выполнении заданий (А22–А25) в бланке ответов № 1 под номером выполняемого вами задания поставьте знак «Х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа.

Два груза одинаковой массы М, связанные нерастяжимой и невесомой нитью, движутся прямолинейно по гладкой горизонтальной поверхности под действием горизонтальной силы , приложенной к одному из грузов (см. рисунок). Минимальная сила F, при которой нить обрывается, равна 12 H. При какой силе натяжения нить обрывается?

1) 3 Н 2) 12 Н 3) 24 Н 4) 6 Н

Для охлаждения лимонада массой 200 г в него бросают кубики льда при 0ºС. Масса каждого кубика 8 г. Первоначальная температура лимонада 30ºС. Сколько целых кубиков надо бросить в лимонад, чтобы установилась температура 15ºC? Тепловыми потерями пренебречь. Удельная теплоемкость лимонада такая же, как у воды.

1) 2) 3) 4)

Участок проводника длиной 10 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила электрического тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу совершает сила Ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.

1) 0,004 Дж 2) 0,4 Дж 3) 0,5 Дж 4) 0,625 Дж

В таблице приведены значения максимальной кинетической энергии Emax фотоэлектронов при облучении фотокатода монохроматическим светом с длиной волны λ.

λ λ
Emax E ¼ E

Чему равна работа выхода Авых фотоэлектронов с поверхности фотокатода?

1) ¼ E 2) E 3) E 4) 2E
Не забудьте перенести все ответы в бланк ответов № 1.

Полное решение задач С1–С6 необходимо записать в бланке ответов № 2. При оформлении решения в бланке ответов № 2 запишите сначала номер задания (С1, С2 и т.д.), а затем решение соответствующей задачи. Ответы записывайте чётко и разборчиво.

На рисунке показана электрическая цепь, содержащая источник тока (с отличным от нуля внутренним сопротивлением), два резистора, конденсатор, ключ К, а также амперметр и идеальный вольтметр. Как изменятся показания амперметра и вольтметра в результате замыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

Читайте также:  Бла бла кар чья компания

Полное правильное решение каждой из задач С2–С6 должно включать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и, при необходимости, рисунок, поясняющий решение.

Шарик массой m = 0,1 кг на нити длиной L = 0,4 м раскачивают так, что каждый раз, когда шарик проходит положение равновесия, на него в течение короткого промежутка времени t = 0,01 с действует сила F = 0,1 Н, направленная по скорости. Через сколько полных колебаний шарик на нити отклонится на 60°?

С одноатомным идеальном газом проводят циклический процесс, показанный на рисунке. За цикл газ совершает работу Aц = 5 кДж. Какое количество теплоты газ получает за цикл от нагревателя? Количество вещества газа в ходе процесса остается неизменным.

Электрическая цепь состоит из источника тока с конечным внутренним сопротивлением и реостата. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Максимальная мощность тока Рmax, выделяющаяся на реостате, равна 4,5 Вт и достигается при сопротивлении реостата R = 2 Ом. Какова ЭДС источника?

В идеальном колебательном контуре амплитуда колебаний силы тока в катушке индуктивности Im = 10 мА, а амплитуда напряжения на конденсаторе Um = 4,0 В. В момент времени t напряжение на конденсаторе равно 3,2 В. Найдите силу тока в катушке в этот момент.

В массивном образце, содержащем радий, за 1 с испускается 3,7×10 10
a-частиц, движущихся со скоростью 1,5×10 7 м/с. Найдите энергию, выделяющуюся за 1 ч. Масса a-частицы равна 6,7×10 –27 кг. Энергией отдачи ядер, g-излучением и релятивистскими эффектами пренебречь.

Дата добавления: 2015-06-27 ; Просмотров: 820 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Понятие силы натяжения нити

Пусть тело прикреплено к нити, тогда силой натяжения нити называют силу, действующую на рассматриваемое тело, равную по величине и противоположную по направлению равнодействующей, приложенной к нити. Силу натяжения нити обозначают по-разному, чаще всего: $overline$, $overline, overline$. Если равнодействующую, приложенную к нити обозначить как $overline$, то в соответствии с третьим законом Ньютона имеем:

Читайте также:  Mysql структура базы данных

Сила натяжения нити является реакцией подвеса (нити), на действие со стороны тела на подвес. Сила натяжения нити всегда имеет направление вдоль нити.

Очень часто при решении задач указывают, что нить является невесомой (массой нити в сравнении с массой груза можно пренебречь). Если нить невесома и нерастяжима, то такую нить рассматривают как проводник силы.

Если следует учитывать растяжение нити, при этом нагрузки малы, а нить упругая, то при вычислении силы натяжения используют закон Гука:

где $<overline>_u$ — сила упругости нити;$ k$ — коэффициент упругости нити; $Delta l$ — удлинение нити.

Единицей измерения силы натяжения нити в Международной системе единиц (СИ) (как и для любой другой силы) является ньютон:

Примеры задач на силу натяжения нити

Задание. Какой будет сила натяжения нерастяжимой нити, связывающей два груза находящихся на горизонтальной гладкой поверхности (рис.1), если массы грузов равны $m_1$ и $m_2. $К одному из грузов приложена горизонтальная сила $F.$ Трение брусков о поверхность не учитывать. Нить считать невесомой.

Решение. Рассмотрим силы, которые приложены к первому грузу, запишем второй закон Ньютона для этого тела:

$m_1overline$ — сила тяжести, действующая на первый груз; $<overline>_1$ — сила реакции горизонтальной опоры; $<overline>_1$ — сила натяжения нити.

Проектируя на оси X и Y уравнение (1.1) получаем:

[left< egin X:F-T_1=m_1aleft(1.2
ight). \ m_1g=N_1left(1.3
ight). end

ight.]

Рассмотрим силы, действующие на второй груз, запишем второй закон Ньютона для этих сил:

В проекциях на оси X и Y получаем систему уравнений:

[left< egin X:T_2=m_2aleft(1.5
ight). \ m_2g=N_2left(1.6
ight). end

ight.]

Так как нить считаем невесомой, то имеем:

Из уравнения (1.5) выразим ускорение и подставим его в (1.2)получим величину силы натяжения нити:

Читайте также:  Как правильно установить защитное стекло на смартфон

Задание. К нерастяжимой нити подвешен массивный шарик. Шарик подняли так, что нить приняла горизонтальное положение, затем шарик отпустили. Какова сила натяжения нити в момент, когда шарик проходит положение равновесия? Какой угол составляет нить с вертикалью, если сила натяжения равна силе тяжести, действующая на шарик?

Решение. Сделаем рисунок.

1) Силы, действующие на шарик в момент прохождения положения равновесия (положение А на рис.2): сила тяжести и сила натяжения нити. Для них запишем второй закон Ньютона:

Запишем проекцию выражения (2.1) на ось Y:

где шарик движется с центростремительным ускорением, равным:

$l$ — длина нити; $v$ — величина скорости движения шарика в точке А.

Скорость $v$ найдем из закона сохранения энергии (см. рис.2 $h=l$), который запишем для положений B (максимальная потенциальная энергия шара) и A (максимальная кинетическая энергия шара):

Выразим силу натяжения нити из (2.2), подставим найденное ускорение, учитывая (2.4):

Ось Y направим по нити, ось X перпендикулярно оси Y (рис.3).

Запишем проекцию уравнения (2.1) на новую ось Y:

Выразим силу натяжения нити:

Учитывая (2.3), получим:

Потенциальная энергия шарика в положении C равна $E_p=mgl<cos alpha >$, она переходит полностью в кинетическую энергию положения А ($E_k=mfrac<2>$):

Из (2.6) выразим $v^2$, имеем:

Подставим результат (2.9) в формулу (2.7), получили:

Приравниваем по условию силу натяжения нити к силе тяжести, выражаем величину угла:

Ответ. 1) $N=3mg$. 2) $alpha =arc<cos frac<1><3> >$

Металлический шар, подвешенный на невесомой нерастяжимой нити, совершает колебания. На пути нити поставили палку, которую опускали все ниже и ниже. В конце концов нить оборвалась.

1) Почему нить оборвалась?
2) Оценить предельную силу натяжения нити. Ответы объяснить с помощью формул.

Задача из электронного учебника по физике "Кирилл и Мефодий".

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector