Главная >> Физика 10 класс. Мякишев

Глава 1. Кинематика точки и твёрдого тела

§ 23. Примеры решения задач по теме: Второй закон Ньютона

Познакомимся с задачами, для решения которых не нужно знать, как зависят силы от расстояний между взаимодействующими телами (или частями одного тела) и от их скоростей. Единственное, что нам потребуется, — это выражение для силы тяжести вблизи поверхности Земли: _τ = m.

Задача 1. К центру однородного шарика массой m = 0,2 кг приложена сила F = 1,5 Н. Определите модуль и направление силы ₁, которую необходимо приложить к центру шарика помимо силы , чтобы шарик двигался с ускорением а = 5 м/с², направленным так же, как и сила (рис. 2.17).

Р е ш е н и е. На шарик действуют две силы: сила и искомая сила 1. Поскольку модуль и направление силы неизвестны, можно изобразить на рисунке сначала только силу (см. рис. 2.17). Согласно второму закону Ньютона m = + ₁. Отсюда ₁ = m - . Так как векторы m и в любой момент времени должны быть расположены на одной прямой, то и сила ₁, являясь их разностью, расположена на той же прямой.

Таким образом, искомая сила может быть направлена либо так же, как сила , либо противоположно ей. Чтобы определить модуль и направление силы ₁, найдём её проекцию на ось X, направление которой совпадает с силой . Учитывая, что F_x = F и а_x = а, выражение для силы ₁ в проекциях на ось X можно записать в виде F_1x = mа - F.

Проанализируем последнее выражение. Если mа > F, то F_1x > 0, т. е. сила ₁ направлена так же, как и ось X. Если же mа < F, то F_1x < 0, т. е. сила F₁ направлена противоположно направлению оси X. Для рассматриваемого случая

F_1x - 0,2 • 5Н - 1,5 Н = -0,5 Н.

Следовательно, сила F₁ направлена противоположно оси X (рис. 2.18).

Задача 2. В результате полученного толчка брусок начал скользить вверх по наклонной плоскости из точки О с начальной скоростью υ₀ = 4,4 м/с. Определите положение бруска относительно точки О через промежуток времени t₁ — 2 с после начала его движения, если угол наклона плоскости к горизонту α = 30°. Трение не учитывайте.

Р е ш е н и е. Поскольку требуется найти положение бруска относительно точки О, начало координат возьмём в этой точке. Ось X направим вдоль наклонной плоскости вниз, а ось Y — перпендикулярно этой плоскости вверх (рис. 2.19). При движении бруска на него действуют две силы: сила тяжести m и сила реакции опоры наклонной плоскости, перпендикулярная последней. Эту силу иногда называют силой нормальной реакции. Она всегда перпендикулярна поверхности, на которой находится тело.

Продолжение >>>