Практикум: законы Ньютона и системы тел

Практикум по законам Ньютона и системам тел

Сначала граница системы

Две тележки соединены лёгкой нерастяжимой натянутой нитью. A находится слева, B справа. Тяга приложена к B вправо. Сопротивления нет. Нить обеспечивает одинаковые ускорения. Если обвести обе тележки, силы нити окажутся внутренними. В сумму внешних сил они не входят.

Для масс 2 и 3 кг при тяге 15 Н получаем $a=F/(m_A+m_B)=3\text{ м/с}^2$. Затем рассматриваем A отдельно: натяжение T=2·3=6 Н. ДляB проверка 15−6=3·3. Силы натяжения существуют, но в сумме уравнений системы сокращаются.

Своя попытка: массы 1 и 3 кг, тяга 8 Н наB, сопротивления нет. После самостоятельной записи проверь: a=2 м/с²,T=2 Н.

Если есть сопротивление

Внешняя сумма включает сопротивления на обеих тележках. Для масс 2 и 3 кг, тяги 20 Н и сопротивлений 2 и 3 Н влево при движении вправо ускорение равно 3 м/с². Из уравнения дляA: T−2=2·3, поэтомуT=8 Н.

Фотография показывает взаимодействие, но не определяет силу. Все числовые значения здесь заданы условиями моделей. Ни формула коэффициента трения, ни измерение силы рукой не нужны.

Проверка модели

Переход к равномерно и прямолинейно движущемуся невращающемуся вагону не меняет механических законов. Одинаковыми должны быть условия взаимодействия. Скорости могут различаться в разных системах, ускорение при таком переходе сохраняется.

Граница системы выбирается по вопросу. Для системы «лодка и гребец» вода действует извне, а взаимодействие гребца с лодкой внутреннее. Для отдельной лодки действие гребца уже внешнее.

Проверь себя

Запиши решение до открытия ключей. Тележки связаны лёгкой нерастяжимой натянутой нитью и движутся по горизонтали. A слева, B справа. Внешняя тяга приложена к B вправо. Все силы постоянны, вертикаль скомпенсирована.

А. mA=2 кг, mB=3 кг, тяга 20 Н. Сопротивления нет. Найди общее ускорение и натяжение нити.

Б. mA=1 кг, mB=2 кг. Тяга 12 Н. Обе тележки движутся вправо, сопротивление на A равно 1 Н влево, на B равно 2 Н влево. Найди ускорение и натяжение.

В. mA=1 кг, mB=3 кг, сопротивления нет. Нить выдерживает натяжение не более 5 Н. Какова наибольшая допустимая тяга, приложенная к B?

Новая попытка после ошибки. После исправления закрой ответы и реши: mA=3 кг, mB=1 кг, тяга на B 8 Н, сопротивления нет. Найди a и T.

Показать ответ после выполнения

Домашняя работа

1. mA=2 кг,mB=4 кг, тяга на B18 Н, без сопротивления: a,T? 2) Те же массы и тяга, но сопротивление A2 Н и B4 Н влево при движении вправо: a,T?

Главное

Для всей системы нужны внешняя результирующая и полная масса. Для натяжения рассматривают одно тело. Одни и те же ускорения должны удовлетворять обоим уравнениям.