Алгоритм решения задач по динамике.

Динамика движения тела по окружности

План урока Применение алгоритма решения задач по теме: «Динамика движения тела по окружности»:

• в горизонтальной плоскости
• в вертикальной плоскости

Ключевые понятия : алгоритм решения задач по динамике

1

10класс

Динамика движения тела по окружности

Алгоритм решения задач по динамике

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

10класс

2

Динамика движения тела по окружности

10класс

3

Динамика движения тела по окружности

Ключевые ситуации движения тела по окружности в горизонтальной плоскости

10класс

4

Тело на диске

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

пример1

пример2

пример3

пример4

пример5

5

На главную

Автомобиль на повороте

Коэффициент трения скольжения между шинами автомобиля и асфальтом 0,4. Определите радиус закругления на повороте, если автомобиль проходит его со скоростью 28 м/с

пример1

пример2

пример3

пример4

пример5

6

На главную

Конический маятник

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°

пример1

пример2

пример3

пример4

пример5

7

На главную

Мотоциклист на повороте

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

пример1

пример2

пример3

пример4

пример5

8

На главную

Велотрек

На вираже велотрека дорожка, рассчитанная на скорость езды 20 м/с имеет наклон 30° к горизонту. Определите радиус закругления

пример1

пример2

пример3

пример4

пример5

9

На главную

Вагон на повороте

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

пример6

пример7

пример8

пример9

пример10

10

На главную

Тело на цилиндре

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

пример6

пример7

пример8

пример9

пример10

11

На главную

Тело на конусе

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 2 α =60°

пример6

пример7

пример8

пример9

пример10

12

На главную

Карусель

Видеозадача: Определите коэффициент трения спичечного коробка о поверхность платформы

пример6

пример7

пример8

пример9

пример10

13

На главную

Динамика движения тела по окружности

Ключевые ситуации движения тела по окружности в вертикальной плоскости

10класс

14

Тело на веревке

Ведерко с водой вращают в вертикальной плоскости на веревке длиной 1 м. С какой минимальной частотой надо вращать ведерко, чтобы вода не выливалась

пример1

пример2

пример3

пример4

пример5

15

На главную

Мертвая петля

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

пример1

пример2

пример3

пример4

пример5

16

На главную

Тело на стержне

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 больше, чем в высшей

пример1

пример2

пример3

пример4

пример5

17

На главную

Тело на выпуклой поверхности

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

пример1

пример2

пример3

пример4

пример5

18

На главную

Тело на вогнутой поверхности

Определите вес мальчика массой 40 кг в положениях А и В, если R 1 = 20 м, v 1 =10 м/с, R 2 = 10 м, v 2 =5 м/с

пример1

пример2

пример3

пример4

пример5

19

На главную

Математический маятник

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

пример6

пример7

пример8

пример9

пример10

20

На главную

Отвес

На доске ВА, равномерно вращающейся вокруг вертикальной оси ОО, укреплен на вертикальной стойке, отстоящей от доски вращения на расстоянии d=5 c м, отвес. Какова частота вращения доски, если нить отвеса длиной 8 см отклонилась от вертикали на угол 30°

пример6

пример7

пример8

пример9

пример10

21

На главную

Искусственные спутники

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 6·10 24 кг

пример6

пример7

пример8

пример9

пример10

22

На главную

Вращающееся ведерко

« Вода не выливается из сосуда, который вращается, - не выливается даже тогда,

когда сосуд перевернут дном вверх, ибо

этому мешает вращение» Аристотел ь

пример6

пример7

Ведерко с водой вращают в вертикальной плоскости на веревке . С какой наименьшей скоростью нужно его вращать, чтобы при прохождении через высшую точку, вода не выливалась

пример8

пример9

пример10

23

На главную

Динамика движения тела по окружности

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

10класс

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

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

10класс

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

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

10класс

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, когда велосипедист проезжает поворот

26

Динамика движения тела по окружности

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

10класс

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

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

10класс

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

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

10класс

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 автомобиля на дорогу в точке С равен F = 6,16 кН

29

Динамика движения тела по окружности

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 6·10 24 кг

10класс

Вычислите первую космическую скорость у поверхности Луны. Радиус Луны принять равным 1600 км, а ускорение свободного падения вблизи Луны 1,6 м/с 2

30

Тело на сфере

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 5 см

пример6

пример7

пример8

пример9

пример10

31

На главную

Динамика движения тела по окружности

Домашнее задание Сборник задач по физике Г.Н. Степанова А) № 246, 247, 248, 249, 250 Б) № 274,275, 276, 278, 279

10класс

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