Piemēru jautājumi un formulas spēkiem uz slīpām plaknēm
1. Uz bloku ar masu m = 5 kg iedarbojas nemainīgs horizontāls spēks 50 N. Bloks pārvietojas uz augšu ar sākotnējo ātrumu v o = 4 m/s pa aptuvenu slīpu plakni ar slīpuma leņķi θ (tan θ = ¾). Kinētiskās berzes koeficients starp bloku un slīpās plaknes virsmu ir μ k = 0,2. Attālums, ko bloks veic pirms apstāšanās, ir…
A. 10 m
B. 12 m
Aptuveni 15 m
D. 18 m
E. 22 m
w = gravitācija
w x = gravitācijas komponente uz x ass
w y = gravitācijas komponente uz y ass
F = nemainīgs horizontālais spēks
F x = spēka komponente uz x ass
Fy = spēka komponente uz y ass
N = normālais spēks
fk = kinētiskais berzes spēks
w = mg = 5 (10) = 50 N
w x = w sin θ = 50 (3/5) = 30 N
w y = w cos θ = 50 (4/5) = 40 N
F = 50 N
F x = F cos θ = 50 (4/5) = 40 N
F y = F sin θ = 50 (3/5) = 30 N
N = wy + Fy = 40 + 30 = 70 N
f k = μ k N = 0,2 (70) = 14 N
Pielietojiet Ņūtona otro likumu:
ΣF = ma
Fx – wx – fk = ma
40-30-14 = 5 a
-4 = 5 a
a = -4/5 m/ s²
Izmantojiet GLBB formulu, lai aprēķinātu attālumu, ko bloks veic pirms apstāšanās.
Ir zināms:
Sākotnējais ātrums (v0 ) = 4 m/s
Palēninājums (a) = -4/5 m/ s²
Galīgais ātrums (vt ) = 0
Jautāts: Nobrauktais attālums (s)
Džavabs:
vt² = v0² + 2 kā
0 = 4 2 + 2 (-4/5) s
0 = 16 – 8/5 s
16 = 8/5 s
16 (5) = 8 s
80 = 8 s
s = 80/8
s = 10 metri
Pareizā atbilde ir A.
2. Bloks pārvietojas no miera stāvokļa lejup pa garu slīpu plakni. Pirmais slīpuma posms ir gluds, bet nākamais posms līdz apakšai ir nelīdzens. Pēc brīža pārvietošanās pa nelīdzeno posmu bloks apstājas. Šajā gadījumā…
(1) kopējais darbs pie bloka nav vienāds ar nulli
(2) gravitācijas spēka veiktajam darbam ir pozitīva vērtība
(3) gravitācijas spēka veiktais darbs ir vienāds ar bloka potenciālās enerģijas izmaiņām
(4) berzes spēka veiktais darbs nav vienāds ar nulli
Diskusija
Uz objektu iedarbojas divi spēki, proti, gravitācija un berze.
Kad objekts šķērso gludu slīpu plakni, uz to iedarbojas tikai gravitācijas spēks. Kad objekts šķērso nelīdzenu slīpu plakni, uz to papildus gravitācijas spēkam iedarbojas arī berzes spēks.
1. Kopējais darbs pie bloka nav vienāds ar nulli.
Ja kopējais darbs ir nulle, tad nav pārvietojuma. Bloks piedzīvo pārvietojumu, tāpēc kopējais darbs nav nulle.
1. apgalvojums ir patiess
2. Gravitācijas spēka veiktajam darbam ir pozitīva vērtība
Gravitācijas spēka veiktais darbs ir pozitīvs, jo gravitācijas spēka virziens (uz leju) ir tāds pats kā objekta pārvietošanās virziens (uz leju).
2. apgalvojums ir patiess
3. Gravitācijas spēka veiktais darbs ir vienāds ar bloka gravitācijas potenciālās enerģijas izmaiņām, šajā gadījumā gravitācijas spēka veiktais pozitīvais darbs izraisa bloka gravitācijas potenciālās enerģijas samazināšanos.
3. apgalvojums ir patiess
4. Berzes veiktais darbs nav nulle, jo objekts piedzīvo pārvietojumu un pārvietojuma laikā darbojas berzes spēks.
4. apgalvojums ir patiess
Kustība pa gludu slīpu plakni
3. Kubs, kas slīd lejup pa slīpu plakni bez berzes, piedzīvos pastāvīgu paātrinājumu.
Jo
Berzes neesamības gadījumā objekta paātrinājums ir vienāds ar gravitācijas paātrinājumu.
Diskusija
Ja nav berzes, kubs slīd uz leju ar nemainīgu paātrinājumu. Brīvā kritienā objekts krīt ar paātrinājumu g, kur g ir brīvās krišanas paātrinājums.
Tikmēr slīpā plaknē objekts slīd uz leju ar paātrinājumu gx, kur gx vērtība ir mazāka nekā brīvās krišanas paātrinājums. Gx vērtība ir atkarīga arī no slīpuma leņķa lieluma.
Jautājumu avots
SBMPTN fizikas jautājumi
