Пожалуйста помогите решить задачу!!!

Автор
Сообщение
Cheh
#24582 2017-06-01 16:42 GMT

Стальная проволока некоторого радиуса выдерживает нагрузку 3000Н. На такой проволоке подвешен груз массой 150кг. На какой наибольший угол можно отклонить проволоку с грузом, чтобы она не разорвалась при прохождении грузом положения равновесия?

VladimirSS
#24584 2017-06-01 17:39 GMT

здесь уже есть физика, читайте про маятники.

Count_May
#24585 2017-06-02 08:54 GMT

Вот Вам разложение сил. И не забудьте закон сохранения энергии.

http://sfiz.ru/datas/users/16465-1496382711_xs.jpg

VladimirSS
#24586 2017-06-02 09:41 GMT

только внизу не m*g, это не верно, точнее, это верно для обездвиженного маятника, а так как речь идёт о движении груза, то в низу m(g+aц), где aц -- ускорение центробежное, или тангенциальное (на рисунке его нет и в помине (аминь)), центростремительного ускорения нет, нить оказывает противодействие силе m(g+aц) и при превышении её прочности, банально рвётся.

Count_May
#24587 2017-06-02 10:40 GMT

VladimirSS!

Учите мат.часть 7-8 кл. динамика. И не "пудрите" мозги форумчанам.

С уважением.

VladimirSS
#24588 2017-06-02 17:07 GMT

ну, ну..........

мат.часть 7-8 кл.

ага

динамика.

для студентов

может в ясли ещё сходить?

Через тангенциальное ускорение страждущий найдёт предельную скорость, через которую найдёт и предельный угол отклонения маятника, того самого, который достичь нельзя, по условию задачи.

А так можно искать что угодно, благо формул хватает.

жаль, что нет конкретики с длиной подвеса

студенту не помешает

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BC%D0%B0%D1%8F%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA

http://physics.ru/courses/op25part1/content/chapter2/section/paragraph3/theory.html#.WTF15k-1txA

http://files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/u_course/Lekc/Part1/Glava6/6.03.htm

http://vitanar.narod.ru/revolucio/revolucio4/revolucio4.htm

Чем ближе подходит маятник к положению равновесия С, тем меньше становится значение тангенциальной составляющей Fτ=Fsinα. В положении равновесия она равна нулю, а скорость достигает максимального значения, и маятник движется по инерции дальше, поднимаясь по дуге вверх. При этом составляющая F⃗ τ направлена против скорости. С увеличением угла отклонения а модуль силы F⃗ τ увеличивается, а модуль скорости уменьшается, и в точке D скорость маятника становится равной нулю. Маятник на мгновение останавливается, а затем начинает двигаться в обратном направлении к положению равновесия. Вновь пройдя его по инерции, маятник, замедляя движение, дойдет до точки А (трение отсутствует), т.е. совершит полное колебание. После этого движение маятника будет повторяться в уже описанной последовательности.

Удачи в школе

Здесь более нечего делать. ну разве-что "пудрить" мозги форумчанам.

или надо написать ещё и решение?

честно говоря лень на такое время тратить

http://vedy.by/Vedy/Home/PartitionView/17245

https://videouroki.net/video/38-matiematichieskii-i-pruzhinnyi-maiatniki.html

Good bay!


отредактировал(а) VladimirSS: 2017-06-02 18:05 GMT
Лаборант
#24589 2017-06-02 19:10 GMT

#24584 VladimirSS :

здесь уже есть физика, читайте про маятники.

А можно про движение по окружности в вертикальной плоскости.

Если ни то, ни другое, ни третье не помогает, прочтите, наконец инструкцию.

Count_May
#24590 2017-06-02 19:15 GMT

VlfdimirSS!

С тангенциальным ускорением Вы несёте полную ахинею. Оно здесь совершенно не причём. Задача на динамику, и мы учим школьников и студентов исходить из уравнения динамики.

Для этого необходимо сделать следующее, что позволит Вам решить любую задачу на динамику.:

1. Изобразить вектора сил, действующих на движущееся тело. Для этого надо знать определение силы и с какими телами оно взаимодействует. маятник взаимодействует с Зtмлёй - mg и нитью Т.

2. Выбрать систему координат (в нашем случае вертикальная ось) и спроектировать силы на оси. Написать уравнение динамика в проекциях. Для нас:

\( ma_n = T - mg \) ; \( a_n = \frac {mv^2} {L} \)

L - длина маятника. an всегда направленно к центру вращения. Это, что касается поста 24586.

Теперь приведённый рисунок в последнем посту: Вы изобразили разложение сил, которое в этой задаче не нужно, т.к. сила натяжения максимальна при прохождении положения равновесия, что я и нарисовал.

Максимальная скорость находится их закона сохранения энергии:

\( \frac {mv^2} {2} = mgh\)

h - высота центра масс над уровнем положения равновесия. Находится элементарно:

\( h = L(1-cosa) \)

Интересно, сможете ли Вы получить эту зависимость , преодолевая лень.

Максимальная скорость подставляется в уравнение динамики L - благополучно сокращается и получаем cos a = 0.4. Проверьте.

Ещё раз, тангенциальным ускореним не "пудрите" форумчан. Впрочем, любопытно было бы посмотреть, как Вы её получите.

Вам. как студенту я бы не поставил удовлетворительно, за Ваши рассуждения о решении этой задачи.

Да и в других будьте внимательны, иногда хочется вам возразить. Ну да ладно....

Добавлено спустя 5 минут

#24588 VladimirSS :

Через тангенциальное ускорение страждущий найдёт предельную скорость, через которую найдёт и предельный угол отклонения маятника, того самого, который достичь нельзя, по условию задачи.

А так можно искать что угодно, благо формул хватает.

жаль, что нет конкретики с длиной подвеса

студенту не помешает

Удачи в школе

Здесь более нечего делать. ну разве-что "пудрить" мозги форумчанам.

или надо написать ещё и решение?

честно говоря лень на такое время тратить

http://vedy.by/Vedy/Home/PartitionView/17245

https://videouroki.net/video/38-matiematichieskii-i-pruzhinnyi-maiatniki.html

Good bay!

И Вам не хворать.


отредактировал(а) Count_May: 2017-06-02 19:23 GMT
VladimirSS
#24591 2017-06-02 20:12 GMT

Уважаемый Count_May, я не против уравнений динамики вообще.

Стальная проволока некоторого радиуса выдерживает нагрузку 3000Н. На такой проволоке подвешен груз массой 150кг. На какой наибольший угол можно отклонить проволоку с грузом, чтобы она не разорвалась при прохождении грузом положения равновесия?

Усилие (или сила) на разрыв подвеса 3000

масса (вес покоя) 150кг

пусть для удобства g = 10

сила тяжести (вес покоя в ньютонах) m*g = 1500

Масса у нас постоянна, вес нет, так как учитывает все ускорения при движении

сила нагрузки на подвес ( в ньютонах) , при чём по условию задачи нас интересует

соотношение m*(g+а) = 150(10+а)=3000

где а=v2/r

так как в самой нижней точке дуги маятника имеем

mg*sin90 = mg, а дополнительное усилие получаем за счёт максимума скорости, при этом ускорение

(пардон.............., тангенциальное ускорение)

напавленно перпендикулярно вектору скорости и в заданной точке совпадает по направлению с силой тяжести, или а=10=g

VlfdimirSS!

С тангенциальным ускорением Вы несёте полную ахинею.

v2/L -- это не тангенциальное ускорение, это ахинея

теперь остаётся только найти начальную высоту h на которую необходимо поднять груз при неизменности длины подвеса, для того, чтобы он развил необходимую тангенциальную составляющую скорости, необходимую для удвоения номинала ускорения

а зная h рассчитать и угол, до которого можно отклонять груз от положения равновесия

в эту тему больше не вернусь.


отредактировал(а) VladimirSS: 2017-06-02 20:38 GMT
Count_May
#24592 2017-06-02 20:32 GMT

Бросьте. Не обижайтесь. Я на всякий случай, приношу извинения за резкость. Меня сегодня на зачёте тоже достали...

Но, Вы неверно рассуждаете в принципе. Не получите максимальной скорости из тангенциального ускорения. Или покажите как. Сниму шляпу....

VladimirSS
#24593 2017-06-02 20:47 GMT

Да просто не знаю какой умник всё завуалировал и тем "пудрит" мозги начинающим познавать мир физики

ведь есть ничто иное, как тангенциальное ускорение помноженное на массу груза.

по факту аn это дополнительное усилие, которое компенсирует прочность подвеса наряду с составляющей силы тяжести, не понимая этого вы ещё раз умножаете аn на массу, посчитайте по индексам, что вы получите после выполнения действий?

без обид. просто для интереса, ведь всем свойственно ошибаться.

Count_May
#24594 2017-06-02 21:07 GMT

#24593 VladimirSS :

Да просто не знаю какой умник всё завуалировал и тем "пудрит" мозги начинающим познавать мир физики

ведь есть ничто иное, как тангенциальное ускорение помноженное на массу груза.

Этот умник сэр Исаак Ньютон.

а_n - центростремительное (нормальное) ускорение, вектор которого направлен по радиусу к центру вращения (радиуса кривизны) при криволинейном движении.

Тангенциальное ускорение (линейное)

\( a_t = \frac {dv} {dt} \)

вектор которого направлен по касательной к траектории движения, меняет модуль скорости. Нормальное ВСЕГДА по радиусу вращения к центру, т..к оно характеризует изменение направления вектора скорости, а не модуля скорости.

Не хочу Вас разочаровывать, но, написанная Вами формула не ускорение, а центростремительная сила.


отредактировал(а) Count_May: 2017-06-02 21:20 GMT
Лаборант
#24595 2017-06-02 21:22 GMT

#24594 Count_May :

Этот умник сэр Исаак Ньютон.

а_n - центростремительное (нормальное) ускорение, вектор которого направлен по радиусу к центру вращения (радиуса кривизны) при криволинейном движении.

Тангенциальное ускорение (линейное)

\( a_t = \frac {dv} {dt} \)

вектор которого направлен по касательной к траектории движения, меняет модуль скорости. Нормальное ВСЕГДА по радиусу вращения к центру, т..к оно характеризует изменение направления вектора скорости, а не модуля скорости.

Не хочу Вас разочаровывать, но, написанная Вами формула не ускорение, а центростремительная сила.

И это правильное утверждение.

Если ни то, ни другое, ни третье не помогает, прочтите, наконец инструкцию.

VladimirSS
#24596 2017-06-02 21:31 GMT

не в обиду, но если не правильно делать графическую часть (которая показывает как человек мыслит), то и выполнить правильно действия в дальнейшем будет трудновато.

Если вы возьмёте велосипедное колесо, поместите на спицы у обода пружины, а ближе к центру колеса, вслед за пружинами груза, то при вращении колеса вы увидите (причём абсолютно всегда), что пружины сжимаются грузами под действием центробежной силы, которую вызывает (всегда) тангенциальное ускорение.

Центростремительной силой выступает сила упругости спиц и прочность обода колеса.

то есть, прочностные усилия подвеса всегда направленны против приложенных к подвесу усилий

(в механике вообще к любому воздействию на стержень, опору и тд), то есть, это нормальная реакция которая представляет собой силу, а потому имеет и массу и ускорение в своём составе.

когда вы едете на транспорте по кривой, на вас всегда действует тангенциальное ускорение, которое стремится выбросить вас с дороги в направлении перпендикулярно касательной. На мотоцикле для компенсации меняют угол наклона ТС по отношению к дорожному полотну, смещая центр тяжести в сторону центра кривизны.

Труды Ньютона, или не верно переведены, или он наглосакс.

Count_May
#24597 2017-06-02 21:40 GMT

#24596 VladimirSS :

не в обиду, но если не правильно делать графическую часть (которая показывает как человек мыслит), то и выполнить правильно действия в дальнейшем будет трудновато.

.....................................

когда вы едете на транспорте по кривой, на вас всегда действует тангенциальное ускорение, которое стремится выбросить вас с дороги в направлении перпендикулярно касательной. На мотоцикле для компенсации меняют угол наклона ТС по отношению к дорожному полотну, смещая центр тяжести в сторону центра кривизны.

Труды Ньютона, или не верно переведены, или он наглосакс.

Я надеюсь, что Вы шутите. Это ускорение называют нормальным.

Всё. Спасибо.

VladimirSS
#24598 2017-06-02 21:46 GMT

нормальное тянуло бы вас в центр кривизны, а в выделенном абзаце вас выбрасывает прочь от центра кривизны, то есть, это не одно и тоже.

вы ж сами писали

Нормальное ВСЕГДА по радиусу вращения к центру

в случае с маятником, если бы на груз при движении действовало центростремительное ускорение, то груз становился бы легче для подвеса, и стремился бы сжать подвес, а на практике он его рвёт, то есть, действует прямо противоположно.

#24594 2017-06-02

Не хочу Вас разочаровывать, но, написанная Вами формула (в #24593 ) не ускорение, а центростремительная сила.

Формула не моя, по поводу неё я отписался выше. #24593 на #24590 2017-06-02

2. Выбрать систему координат (в нашем случае вертикальная ось) и спроектировать силы на оси. Написать уравнение динамика в проекциях. Для нас:

;

L - длина маятника. an всегда направленно к центру вращения

.

для чего сила нагружения подвеса аn умножена на массу?


отредактировал(а) VladimirSS: 2017-06-02 22:16 GMT
Count_May
#24599 2017-06-02 23:57 GMT

#24598 VladimirSS :

нормальное тянуло бы вас в центр кривизны, а в выделенном абзаце вас выбрасывает прочь от центра кривизны, то есть, это не одно и тоже.

вы ж сами писали

Нормальное ВСЕГДА по радиусу вращения к центру

...............................

для чего сила нагружения подвеса аn умножена на массу?

Спасибо за замечание.

\( F_c = \frac {mv^2} {L}\)

Это центростремительная сила.

Что касаемо выбрасывания от центра в транспорте, то это сила реакции опоры. Она вас и выбрасывает. Третий закон Ньютона.

Маятник не может стать "легче". Вы же писали: m - постоянная. Увеличивается сила натяжения подвеса при прохождении равновесия. Обратите внимание: вектор силы Т и вектор аn т.е центростремительной силы направлены в одну и ту же сторону.. Лёгкости здесь не будет..

VladimirSS
#24600 2017-06-03 00:14 GMT

Простите

Что касаемо выбрасывания от центра в транспорте, то это сила реакции опоры. Она вас и выбрасывает.

http://vitanar.narod.ru/revolucio/revolucio4/revolucio4.htm

какая (где тут) опора?

http://online.mephi.ru/courses/physics/osnovi_mehaniki/data/lecture/8/p3.html

Представим себе диск, равномерно вращающийся с угловой скоростью . Вместе с диском вращается надетый на спицу шарик, соединенный с центром диска пружиной (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Центробежная сила инерции в системе отсчета, связанной с вращающимся диском

Шарик покоится относительно диска и занимает на спице такое положение, при котором сила натяжения пружины оказывается равной произведению массы шарика на нормальное (центростремительное) ускорение (при равномерном вращении диска тангенциальное ускорение шарика, очевидным образом, равно нулю)

да, я тоже ошибся, тангенциальным называют действительно линейное, касательное ускорение, а квадрат скорости к радиусу кривизны центробежным.


отредактировал(а) VladimirSS: 2017-06-03 00:45 GMT
Cheh
#24601 2017-06-03 06:56 GMT

Ничего не понятно из вашего спора...

Count_May
#24602 2017-06-03 07:53 GMT

Chth.

Решение Вашей задачи я написал в посту #24590.

Только там, извините, описка: надо

\( a_n = \frac {v^2} {L}\)

VladimirSS
#24603 2017-06-03 08:00 GMT

Если это решение данной задачи, то чему равна максимальная скорость и длина подвеса

Иначе, чем вы можете доказать, что равно g

Лаборант
#24604 2017-06-03 13:09 GMT

#24601 Cheh :

Ничего не понятно из вашего спора...

А ты ждёшь халяву, чтобы списать?

Думать надо своей головой. Сила натяжения равна F=m(g+a), т. е. по грубой прикидке (a=g), а точней посчитай сам.

Если ни то, ни другое, ни третье не помогает, прочтите, наконец инструкцию.

VladimirSS
#24608 2017-06-03 20:41 GMT

Ничего не понятно из вашего спора...

Уважаемый Cheh

в связи с тем, что центробежное ускорение имеет квадратичную зависимость, то в вашей задаче, для получения однозначного ответа не хватает данных, таких как:

или, период маятника

или, длина подвеса.

в противном случае, решений тьма, и в каждом угол отклонения будет свой,

то есть, можно сделать ответ в виде графика зависимости угла от длины подвеса, например, или любой другой зависимости его.

Лаборант
#24609 2017-06-03 21:14 GMT

#24608 VladimirSS :

Ничего не понятно из вашего спора...

Уважаемый Cheh

в связи с тем, что центробежное ускорение имеет квадратичную зависимость, то в вашей задаче, для получения однозначного ответа не хватает данных, таких как:

или, период маятника

или, длина подвеса.

в противном случае, решений тьма, и в каждом угол отклонения будет свой,

то есть, можно сделать ответ в виде графика зависимости угла от длины подвеса, например, или любой другой зависимости его.

Не надо писать галиматью. Сила натяжения никак не связана с длиной. Всем, кто хорошо учился, известно, что если отвести тело на угол 90 градусов, то при прохождении точки равновесия натяжение нити (верёвки) равно 3mg. и от длины нити не зависит.

Ответ в этой задаче будет такой: угол равен 61,3 град.

Если ни то, ни другое, ни третье не помогает, прочтите, наконец инструкцию.

VladimirSS
#24611 2017-06-03 23:03 GMT

да, точно, l сокращfется а cos a примерно =0,5,

про 3mg или не знал, или давно уже забыл, вообще не помню такого, спасибо.