Документ 4744516
реклама
Динамика движения тела по окружности План урока Применение алгоритма решения задач по теме: «Динамика движения тела по окружности»: в горизонтальной плоскости в вертикальной плоскости 10класс Ключевые понятия: алгоритм решения задач по динамике 1 Динамика движения тела по окружности Алгоритм решения задач по динамике 10класс 1) Выбрать систему отсчета 2) Найти все силы, действующие на тело 3) Изобразить силы на чертеже 4) Указать на чертеже направление ускорения 5) Записать второй закон Ньютона в векторной форме 6) Заменить все векторы их проекциями на оси координат 7) Выразить все силы через величины от которых они зависят 8) Добавить кинематические уравнения (при необходимости) 9) Решить систему уравнений относительно искомой величины 10) Получить численный ответ 2 Динамика движения тела по окружности 10класс 3 Динамика движения тела по окружности 10класс Ключевые ситуации движения тела по окружности в горизонтальной плоскости 4 Тело на диске пример1 пример2 Человек стоит неподвижно на краю круглой горизонтальной платформы, вращающейся вокруг вертикальной оси. Определите линейную скорость человека при вращении платформы, если радиус ее 4 м, а коэффициент трения равен 0,1 Анализ N mg Fтр ma пример4 Дано R 4м 0,1 пример5 g 10 m 2 ОХ : Fтр maц mg gR R м 0,1 4 10 2 с пример3 ? На главную м с2 5 Автомобиль на повороте пример1 пример2 пример3 пример4 пример5 На главную Коэффициент трения скольжения между шинами автомобиля и асфальтом 0,4. Определите радиус закругления на повороте, если автомобиль проходит его со скоростью 28 м/с Дано м с 0,4 28 м g 10 2 с R? Анализ N mg Fтр ma m 2 2 ОХ : Fтр maц mg R R g 282 R 196 м 0,4 10 6 Конический маятник пример3 Груз, подвешенный на нити длиной 60 см, двигаясь равномерно, описывает в горизонтальной плоскости окружность. С какой скоростью движется груз, если во время его движения нить образует с вертикалью постоянный угол 30° пример4 Дано l 0,6 м пример1 пример2 пример5 На главную 30 м g 10 2 с ? Анализ mg T maц m 2 ОХ : T sin R 2 ОУ : T cos mg tg Rg R l sin м Rgtg gtgl sin 0,6 0,5 10 0,58 1,3 с 7 Мотоциклист на повороте пример1 пример2 пример3 пример4 пример5 На главную Мотоциклист едет по горизонтальной дороге со скоростью 72 км/ч, делая поворот радиусом кривизны 100 м. На сколько при этом он должен наклониться в сторону поворота, чтобы не упасть на повороте Анализ Fтр N N mg ctg N N Fтр N mg 2 2 m mg F ma ц тр R Rg ctg 2 Rg 0,4 68 22 N mg 8 Fтр Велотрек пример1 На вираже велотрека дорожка, рассчитанная на скорость езды 20 м/с имеет наклон 30° к горизонту. Определите радиус закругления пример2 пример3 пример4 пример5 На главную Дано м с 30 20 м g 10 2 с R? Анализ N mg maц N sin maц 2 tg Rg N cos mg 2 R R 69 м gtg 9 Вагон на повороте пример6 пример7 пример8 пример9 пример10 На главную Каков радиус закругления, по которому движется поезд, если предельная скорость на этом участке дороги 54 км/ч. Внешний рельс выше внутреннего на h=7,5 см. Расстояние между рельсами принять равным 1,5 м Анализ N mg maц N sin maц 2 tg Rg N cos mg 2 2l R R 450 м gtg gh 10 Тело на цилиндре пример6 пример7 пример8 пример9 пример10 На главную Цилиндр радиусом 0,5 м, расположенный вертикально, вращается вокруг своей оси с постоянной угловой скоростью 9 с-1. На внутренней поверхности цилиндра находится небольшое тело, вращающееся вместе с цилиндром. При какой минимальной величине коэффициента трения скольжения между телом и поверхностью цилиндра тело не будет скользить вниз Анализ N maц g 0,2 2 R mg Fтр N maц 11 Тело на конусе пример6 пример7 пример8 пример9 пример10 На главную В каких пределах может изменяться угловая скорость вращения конуса, чтобы шарик в нем находился на высоте 5 см. Коэффициент трения принять равным 0,1, а угол при вершине конуса 21,6c 27,3c 2α =60° 1 Fтр 0 g N sin mg 24с 1 0 rtg 2 N cos maц m0 r N а) g cos sin 21,6c 1 б ) r sin cos а) Fтр N cos Fтр sin m r N cos N sin m r а) N sin Fтр cos mg N sin N cos mg 2 2 б ) Fтр 1 mg g cos sin 27,3c 1 r sin cos 12 Карусель пример6 Видеозадача: Определите коэффициент трения спичечного коробка о поверхность платформы пример7 пример8 пример9 пример10 На главную Fтр mg Fтр maц m 2 R 2N 2 10 7с 1 t 9 2 R 49 0,175 0,86 g 10 13 Динамика движения тела по окружности 10класс Ключевые ситуации движения тела по окружности в вертикальной плоскости 14 Тело на веревке пример1 пример2 пример3 пример4 пример5 Ведерко с водой вращают в вертикальной плоскости на веревке длиной 1 м. С какой минимальной частотой надо вращать ведерко, чтобы вода не выливалась Дано R 1м Анализ N mg maц м g 10 2 с ? N mg maц g 4 2 R 2 N 0 На главную g 4 R 2 0,5 Гц N mg 15 Мертвая петля пример1 пример2 пример3 пример4 пример5 На главную Самолет делает «мертвую петлю» радиусом 100 м и движется по ней со скоростью 252 км/ч. С какой силой летчик массой 80 кг будет давить на сиденье самолета а) в верхней б) нижней точке петли Дано R 100 м м g 10 2 с м 70 с m 80кг Р? Анализ N mg maц N1 mg maц 2 Р N ma mg m mg 3120 Н 1 ц 1 R N 2 mg maц m 2 Р2 N 2 maц mg mg 4720 Н R 16 Тело на стержне пример1 пример2 пример3 пример4 На конце стержня длиной 80 см укреплен шар. Стержень вращается в вертикальной плоскости с периодом 0,5 с. Во сколько раз сила давления шара на стержень в низшей точке траектории А больше, чем в высшей Дано R 0,8 м м с2 Т 0,5с Т1 ? Т2 g 10 пример5 На главную Анализ А)mg Т 2 maц В)mg Т1 maц Т1 mg ma T 2 g 4 2l 1,17 2 2 Т 2 mа mg 4 l gT В у 17 Тело на выпуклой поверхности пример1 пример2 пример3 пример4 пример5 На главную Масса автомобиля с грузом 3 т, а скорость его движения 20 м/с. Чему будет равна сила давления автомобиля в верхней точке выпуклого (вогнутого) моста, радиус кривизны которого 50 м Дано R 50 м м g 10 2 с м 20 с m 3000 кг Р? Анализ mg N maц OY : N mg maц m 2 а) Р N mg 6кН R N P m 2 б ) Р N mg 54кН R 18 Тело на вогнутой поверхности пример1 Определите вес мальчика массой 40 кг в положениях А и В, если R1 = 20м, v1=10 м/с, R2 = 10м, v2=5 м/с пример2 Дано R1 20 м пример3 R2 10 м пример4 пример5 На главную м с2 м 1 10 с м 2 5 с m 40кг g 10 Р? Анализ mg N maц OY : N mg maц m 2 б ) РВ N mg 300 Н R N P m 2 а) РА N mg 600 Н R 19 Математический маятник пример6 пример7 пример8 пример9 пример10 На главную Шарик массой 100 г, подвешенный на нерастяжимой нити длиной 40 см, совершает колебания в вертикальной плоскости. Найти силу натяжения нити в момент, когда она образует с вертикалью угол 60°. Скорость шарика в этот момент 2 м/с Дано R 0,4 м 60 м 2 с м g 10 2 с Т ? Анализ T mg cos maц m 2 Т mg cos 1,5 H R 20 Отвес пример6 пример7 пример8 пример9 пример10 На главную На доске ВА, равномерно вращающейся вокруг вертикальной оси ОО, укреплен на вертикальной стойке, отстоящей от доски вращения на расстоянии d=5 cм, отвес. Какова частота вращения доски, если нить отвеса длиной 8 см отклонилась от вертикали на угол 30° T mg maц 2 m 2 m2 ( R d ) T sin R d Rd 2 2 ( R d ) tg T cos mg g R d R l sin gtg gtg 1,27 Гц Rd l sin d 21 Искусственные спутники пример6 пример7 пример8 Средняя высота движения спутника над поверхностью Земли равна 1700 км. Определите скорость и период обращения спутника вокруг Земли. Радиус Земли и массу считать равными 6400 км и 6·1024 кг Анализ пример9 GMm maц 2 ( R h) пример10 Т На главную 2 R h GM км 7 R h с 7240c 2ч 22 Вращающееся ведерко пример6 пример7 пример8 пример9 пример10 На главную «Вода не выливается из сосуда, который вращается, - не выливается даже тогда, когда сосуд перевернут дном вверх, ибо этому мешает вращение» Аристотель Ведерко с водой вращают в вертикальной плоскости на веревке . С какой наименьшей скоростью нужно его вращать, чтобы при прохождении через высшую точку, вода не Анализ выливалась g aц g 4 2 2 R gt 2 10 6 2 R 0,36 м 4 2 N 2 40 25 м gR 1,9 с 23 Динамика движения тела по окружности 10класс Тело, помещенное на расстоянии 20 см от оси на горизонтальном плоском диске, оказалось сброшенным с него в тот момент, когда угловая скорость вращения диска стала равна 3 с-1. Найдите коэффициент трения тела о поверхность диска Наибольшая скорость движения автомобиля на повороте радиусом закругления 150 м равна 25 м/с. Каков коэффициент трения скольжения шин о дорогу 24 Динамика движения тела по окружности 10класс На нити вращается в горизонтальной плоскости шар массой 200 г, описывая окружность радиусом 0,1 м и делая 2 об/с. Определите силу натяжения нити, считая ее нерастяжимой Груз, подвешенный на нити длиной 30 см, двигаясь равномерно, описывает в горизонтальной плоскости окружность. Определите время полного оборота груза, если во время его движения нить образует с вертикалью постоянный угол 30° 25 Динамика движения тела по окружности 10класс Описывая окружность радиусом 50 м, конькобежец наклонился в сторону поворота на угол 74° к горизонту. С какой скоростью двигался конькобежец. Каков коэффициент трения конькобежца о лед Какую наибольшую скорость может развивать велосипедист, проезжая поворот радиусом 90 м, если коэффициент трения скольжения между шинами и асфальтом равен 0,25. Каков угол отклонения велосипеда от вертикали, когда26 велосипедист проезжает поворот Динамика движения тела по окружности 10класс Поезд движется по закруглению радиусом 750 м со скоростью 72 км/ч. Определить, на сколько внешний рельс должен быть выше внутреннего. Расстояние между рельсами принять 1,5 м Девочка массой 35 к качается на качелях. Длина веревок качелей равна 2 м. С какой скоростью проходят качели положение равновесия, если в этот момент натяжение веревок Т=500 Н 27 Динамика движения тела по окружности 10класс Определите радиус горбатого мостика, имеющего вид дуги окружности, при условии, что давление автомобиля, движущегося со скоростью 90 км/ч, в верхней точке мостика уменьшилось вдвое С какой скоростью должен двигаться велосипедист по выпуклому участку дороги, имеющему радиус кривизны 40 м, чтобы в верхней точке выпуклости сила давления на дорогу была равна нулю 28 Динамика движения тела по окружности 10класс Самолет делает мертвую петлю радиусом 300 м. Какую минимальную скорость должен иметь самолет в верхней точке петли, чтобы летчик не провис на ремнях, которыми он пристегнут к креслу Автомобиль движется по дороге со скоростью v = 86,4 км/ч и заезжает на горку. В точке С радиус кривизны горки R = 349 м. Если посмотреть из центра кривизны горки, то направление на точку С составляет с вертикалью угол α = 30°. Определите массу автомобиля, если модуль силы давления 29 автомобиля на дорогу в точке С равен F = 6,16 кН Динамика движения тела по окружности 10класс Искусственный спутник пролетает над Землей на высоте 600 км над ее поверхностью. С каким ускорением движется искусственный спутник. Радиус Земли и массу считать равными 6400 км и 6·1024 кг Вычислите первую космическую скорость у поверхности Луны. Радиус Луны принять равным 1600 км, а ускорение свободного падения вблизи Луны 1,6 м/с2 30 Тело на сфере пример6 пример7 пример8 пример9 пример10 Внутри сферы радиусом 10 см, вращающейся вокруг своей вертикальной оси с угловой скоростью 5 с-1, покоится тело массой 10 г. Найдите силу трения между телом и сферой, если тело вращается в горизонтальной плоскости, отстоящей от основания сферы на расстоянии 30 r R cos 30 0,087 м 5 см Fтр 0 g 0 14c 1 5c 1 вниз N sin mg rtg 2 N cos maц m0 r N cos Fтр sin m r mg Fтр cos m g 31 N sin Fтр cos mg N sin mg Fтр cos cos Fтр sin m 2 r Fтр mg cos m 2 r sin Fтр 0,077 Н sin 2 На главную N Fтр Динамика движения тела по окружности 10класс Домашнее задание Сборник задач по физике Г.Н. Степанова А) № 246, 247, 248, 249, 250 Б) № 274,275, 276, 278, 279 32 Динамика движения тела по окружности Интернет-ресурсы 10класс 1. ms.mati.ru 7. fizmatbank.ru 2. edu.yar.ru 8. phys.kemsu.ru 3. e-science.ru 9. fizportal.ru 4. moto.59442s003.edusite.ru 10. rudocs.exdat.com 5. kaf-fiz-1586.narod.ru 11. dic.academic.ru 6. nstu.ucoz.ru 12. poznovatelno.ru 33
