Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

RFpro.ru: Консультации по физике

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 704 RSS
←   Июнь 2020   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30


За последние 60 дней ни разу не выходила


Открыта: 14-07-2005

Автор
Калашников О.А.

Статистика

704 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

RFpro.ru: Консультации по физике


РАССЫЛКИ ПОРТАЛА RFPRO.RU

Лучшие эксперты в разделе

Алексеев Владимир Николаевич
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 1702
∙ повысить рейтинг » 		Konstantin Shvetski
Статус: Академик
Рейтинг: 270
∙ повысить рейтинг » 		epimkin
Статус: Специалист
Рейтинг: 184
∙ повысить рейтинг »

∙ Физика

Номер выпуска:2400
Дата выхода:13.06.2020, 08:15
Администратор рассылки:Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)
Подписчиков / экспертов:171 / 78
Вопросов / ответов:6 / 6

Консультация # 198863: Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе: Гантель, изготовленная из двух одинаковых маленьких массивных шариков, соединённых жёстким невесомым стержнем длины L=60 см, скользит по плоской поверхности, вращаясь с постоянной угловой скоростью. В некоторый момент времени скорости шариков относительно поверхности оказались сонаправлены, и п...
Консультация # 198864: Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе: Два небольших груза связаны нерастяжимой нитью, переброшенной через блок. Ось блока поднимают вверх со скоростью u=1,5 м/с. Оба груза движутся вертикально, и при этом в некоторый момент времени скорость груза 1 по величине в 2 раза больше скорости груза 2. Чему может быть равна в этот же момент...
Консультация # 198866: Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: Система из двух лёгких прочных тросов, двух неподвижных и двух подвижных блоков и двух грузов подвешена к потолку (см. рисунок). Конец одного из тросов закреплён на шкиве лебедки, которая вытягивает трос с постоянной скоростью u=1,5 м/с. Массы грузов подобраны так, что...
Консультация # 198867: Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: Рамка площадью 100 см2 равномерно вращается с частотой n=5с-1 относительно оси, лежащей в плоскости рамки перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля (В=0,5Тл). Определить среднее значение ЭДС индукции за время, в течении которого магнитный поток, пронизывающий рамк...
Консультация # 19 8868: Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: Небольшой шарик массы m=200 г уронили без начальной скорости с высоты H=40 м. Шарик упал на Землю через t≈3 с со скоростью V≈26 м/с. Известно, что сила сопротивления воздуха, действующая на шарик, прямо пропорциональна его скорости относительно воздуха: F⃗ с=−αvT...
Консультация # 198870: Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: Однородный шарик подвешен на нити, длина которой равна радиусу шарика (l = R = 30 см). Определить период Т колебаний этой системы. ...

Консультация # 198863:

Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:

Гантель, изготовленная из двух одинаковых маленьких массивных шариков, соединённых жёстким невесомым стержнем длины L=60 см, скользит по плоской поверхности, вращаясь с постоянной угловой скоростью. В некоторый момент времени скорости шариков относительно поверхности оказались сонаправлены, и при этом величина одной из них равнялась 1 м/с, а другой — в три раза больше. Найдите период вращения стержня. Ответ выразите в секундах, округлив до сотых.
Спасибо!

Дата отправки: 07.06.2020, 17:26
Вопрос задал: suvorov.shool@mail.ru (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Konstantin Shvetski (Академик):

Здравствуйте, suvorov.shool@mail.ru!
Попробуем применить геометрические принципы решения.
Дано:
L=0,6 м
u1=1 м/с
u2=3u1=3 м/с
ω=const
Найти: T
Решение:
Шарики гантели в какой-то момент времени участвуют в двух видах движения одновременно:
1. во вращательном движении с угловой скоростью ω, при этом имея линейные скорости v1 и v2;
2. в поступательном движении гантели со скоростью V.
[img][/img]
Скорости u1 и u2 сонаправлены и, как указано в условии, отличаются в 3 раза. Следовательно, как видно из построения, ось вращения, которая совпадает с центром тяжести системы, имеет скорость V также сонаправленную с векторами u1 и u2 и равную среднему арифметическому между их значениями, т.е., 2 м/с.
Величина вектора u2 равна сумме векторов v2 и V
Тогда линейную скорость
v2=u2-V = 3-2 = 1 м/с
что и так видно из построения.
Далее
Связь линейной и угловой скорости вращения
v2=ω*R, где R = L/2 - радиус окружности.
Связь угловой скорости и периода вращения
ω=2*pi/T
Следовательно
Т=pi*L/v2 = 3,14*0,6/1 = 1,88 c
smile

Консультировал: Konstantin Shvetski (Академик)
Дата отправки: 09.06.2020, 14:53

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 09.06.2020, 17:26
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 198864:

Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:

Два небольших груза связаны нерастяжимой нитью, переброшенной через блок. Ось блока поднимают вверх со скоростью u=1,5 м/с. Оба груза движутся вертикально, и при этом в некоторый момент времени скорость груза 1 по величине в 2 раза больше скорости груза 2. Чему может быть равна в этот же момент времени проекция скорости груза 2 на ось, направленную вертикально вверх?

Дата отправки: 07.06.2020, 17:33
Вопрос задал: suvorov.shool@mail.ru (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, suvorov.shool@mail.ru!
Условие : Скорость оси блока U =1,5 м/с , Отношение величин скоростей грузов k = |V1| / |V2| = 2 .
Вычислить проекцию скорости V2 на ось OY , направленную вертикально-вверх.

Решение : Оба груза участвуют в 2х движениях : равномерное вверх со скоростью U и равно-ускоренное перетягивание ч-з блок со скоростью v (с каким-то ускорением, о котором нас не спрашивают).
Пусть для начала груз2 тяжелее груза1, чтоб быстрее получить описанный в Условии "момент времени скорость груза 1 по величине в 2 раза больше скорости груза 2".
Тогда скорость первого груза V1 = U + v , а скорость второго груза V2 = U - v
Я нарисовал векторы скоростей для облегчения пояснения / понимания. Рисунок прилагаю ниже.

Учитывая услов ие k = |V1| / |V2| = 2 , составим все возможные варианты уравнения меняя знаки +/- под оператором модуля:
1) U + v = 2·(U - v)
Решим это уравнение: U + v = 2·U - 2·v
3·v = U , v = U / 3 = 1,5 / 3 = 0,5 м/с .
V1 = U + v = 1,5 + 0,5 = 2,0 м/с, а V2 = U - v = 1,5 - 0,5 = 1,0 м/с .
Проверяем : k = |V1| / |V2| = 2,0 / 1,0 = 2 - точно!

2) U + v = -2·(U - v)
Решаем его: U + v = -2·U + 2·v
v = 3·U = 3·1,5 = 4,5 м/с .
V1 = U + v = 1,5 + 4,5 = 6,0 м/с, а V2 = U - v = 1,5 - 4,5 = -3,0 м/с .
k = |V1| / |V2| = 6,0 / |-3,0| = 2 - верно!

3) -(U + v) = 2·(U - v) - это повтор варианта2, в котором обе части уравнения умножены на -1.
4) -(U + v) = -2·(U - v) - это повтор варианта1, в котором обе части уравнения умножены на -1.

Проверим также варианты, когда груз2 легче груза1 (на всяк случай).
Тогда скорость V1 = U - v , а V2 = U + v
Снова, учитывая условие k = |V1| / |V2| = 2 , составим все возможные варианты уравнения меняя знаки +/- под оператом модуля:
1) U - v = 2·(U + v)
Решим это уравнение: U - v = 2·U + 2·v
3·v = -U
v = -U / 3 = -1,5 / 3 = -0,5 м/с .
V1 = U - v = 1,5 + 0,5 = 2,0 м/с, а V2 = U + v = 1,5 - 0,5 = 1,0 м/с . =Это - повторный результ.

2) U - v = -2·(U + v)
Решаем его: U - v = -2·U - 2·v
v = -3·U = -3·1,5 = -4,5 м/с .
V1 = U - v = 1,5 + 4,5 = 6,0 м/с, а V2 = U + v = 1,5 - 4,5 = -3,0 м/с . =Это - снова повторный результ.

Ответ: проекция скорости V2 на ось OY может быть равна 1,0 м/с вверх (при этом V1 = 2,0 м/с вверх),
либо 3,0 м/с вниз (при этом V1 = 6,0 м/с вверх).

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 08.06.2020, 15:37

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 08.06.2020, 16:29
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 198866:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:

Система из двух лёгких прочных тросов, двух неподвижных и двух подвижных блоков и двух грузов подвешена к потолку (см. рисунок). Конец одного из тросов закреплён на шкиве лебедки, которая вытягивает трос с постоянной скоростью u=1,5 м/с. Массы грузов подобраны так, что они поднимаются с одинаковой постоянной скоростью. За какое время груз 2 поднимется на высоту h=1,5 м от начального положения?

Дата отправки: 07.06.2020, 17:40
Вопрос задал: suvorov.shool@mail.ru (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Konstantin Shvetski (Академик):

Здравствуйте, suvorov.shool@mail.ru!
Здравствуйте, suvorov.shool@mail.ru!
Подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза. И в то же время проигрыш в расстоянии в те же 2 раза. Поднимая груз со скоростью V, вы будете вытягивать веревку со скоростью 2V. В вашей схеме 2 груз поднимается через 2 подвижных блока. При этом поднимаются оба груза.
Большого слона будем есть по частям.
Закрепим 1 груз. Тогда за 4 с лебедка вытянет 6 м веревки, второй по счету подвижный блок опустится на 3 м, а 2 груз поднимется на 1,5 м.
Теперь закрепим 2 груз. И нам нужно поднять первый груз на 1,5 м. Для этого веревку нужно вытянуть на 3 м. Для этого лебедке нужно поработать еще 2 с.
Итого 6 секунд.
smile

Консультировал: Konstantin Shvetski (Академик)
Дата отправки: 12.06.2020, 03:49

5
нет комментария
-----
Дата оценки: 12.06.2020, 10:27
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 198867:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:

Рамка площадью 100 см2 равномерно вращается с частотой n=5с-1 относительно оси, лежащей в плоскости рамки перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля (В=0,5Тл). Определить среднее значение ЭДС индукции за время, в течении которого магнитный поток, пронизывающий рамку, изменится от нуля до максимального
значения.

Спасибо!

Дата отправки: 07.06.2020, 18:35
Вопрос задал: oksana.tarakanova.1980 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Konstantin Shvetski (Академик):

Здравствуйте, oksana.tarakanova.1980!
Дано:
S=100 см2=0,01м2
n=5 c-1
B=0,5 Тл
φ1=90º
φ2=0
Найти: <|Ei|>
Решение:
Здесь можно посмотреть теорию и обоснование формулы.

Среднее значение модуля ЭДС индукции:
<|Ei|>=В*S*(cosφ2-cosφ1)/Δt (1)
Магнитный поток меняется от 0 до максимального значения за 1/4 периода, т.е.
Δt=T/4=(1/n)/4 = 0,05 c.
Подставим данные и найденные значения в формулу (1) и рассчитаем. Получаем
<|Ei|>=0,5*0,01*(1-0)/0,05 = 0,1 В
Удачи
smile

Консультировал: Konstantin Shvetski (Академик)
Дата отправки: 09.06.2020, 13:32
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 198868:

Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Небольшой шарик массы m=200 г уронили без начальной скорости с высоты H=40 м. Шарик упал на Землю через t≈3 с со скоростью V≈26 м/с. Известно, что сила сопротивления воздуха, действующая на шарик, прямо пропорциональна его скорости относительно воздуха: F⃗ с=−αv⃗ . Найдите коэффициент α. Ветра в области падения шарика нет, ускорение свободного падения считайте равным g≈10 м/с2. Ответ выразите в кг/с, округлив до тысячных.
Заранее спасибо.

Дата отправки: 07.06.2020, 19:35
Вопрос задал: 12345678910abcc (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, 12345678910abcc!
Условие : масса m=0,2 кг , высота H=40 м, время падения tp≈3 с, скорость приземления Vp≈26 м/с,
ускорение свободного падения g=10 м/с2 .
Вычислить коэффициент сопротивления воздуха α .

Решение : Условие задачи имеет одну избыточную величину в (tp , либо Vp, либо H). Если одну из величин не задавать, то её значение будет найдено в процессе решения. При попытке задать ВСЕ данные, задача не имеет решения изза несовместимости исходных данных.
Рассмотрим вариант, когда не задано время падения . Я немного поясню процесс составления и решения дифференциального уравнения, которое проделали эксперты Konstantin Shvetski и Roman Chaplinsky в минифоруме Вашей Консультации:
По второму закону Ньютона сила F , действующая на тело массой m , вызывает ускорение величиной a = F / m . Это ускорение изменяет скорость тела.
В текущей задаче на падающий шарик действуют 2 силы: сила земного тяготения Fт = m·g и сила сопротивления воздуха Fс = α·V(t) .
Запишем уравнение : a·m = m·g - α·V
Разделим обе части уравнения на m : a = g - α·V / m
Ускорение - есть производная скорости по времени a(t) = V'(t) = dV(t) / dt = g - α·V / m
dV(t) / dt = (α/m)·(g·m/α - V)
dV(t) / dt = -(α/m)·(V - g·m/α)
Подводим функцию (V - g·m/α) под знак дифференциала, используем замену dV/dt на d(V - g·m/α)/dt
Умножим обе части уравнения на dt и разделим на (V - m·g / α) :
d(V - m·g / α) / (V - m·g / α) = -(α/m)·dt
Берём в обеих частях табличные интегралы : В левой части ∫(dy / y) , в правой - k·∫(dt)
Получаем Ln(V - m·g / α) = -α·t / m + C1
Экспоненцируем: V - m·g / α = e^(-α·t / m + C1) = C2·e-α·t / m
Здесь C1, C2 - некоторые конста нты интегрирования.
V(t) = m·g / α + C2·e-α·t / m
В начальный момент полёта t=0 , V(0) = 0 , e-α·0 / m = 1 , находим C2 = -m·g / α
и получаем итоговое уравнение V(t) = m·g/α - (m·g/α)·e-α·t/m = (m·g/α)·(1 - e-α·t/m)

К этому уравнению скорости добавим уравнение пути 0tp∫V(t)·dt = H0
Решать эту систему Вы можете любым удобным для Вас методом (итерационным, использовать онлайн-решатели). Мне удобно вычислять в бесплатном приложении ru.wikipedia.org/wiki/Mathcad . Маткад работает быстро и избавляет меня от частых ошибок. Маткад-скриншот прилагаю. Я добавил в него подробные комментарии зелёным цветом.

Ответ : для вариа нта, когда не задано время падения, коэффициент α=0,018 кг/с , время падения tp=2,95 с.
Прилагаю графики зависимости скорости, ускорения и высоты падения от времени.

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 11.06.2020, 17:10
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +2 одобряю!

Консультация # 198870:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Однородный шарик подвешен на нити, длина которой равна радиусу шарика (l = R = 30 см). Определить период Т колебаний этой системы.

Дата отправки: 08.06.2020, 00:26
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Konstantin Shvetski (Академик):

Здравствуйте, dar777!
Поскольку шарик однородный, значит центр масс системы находится в центре шарика. Тогда приведенная длина физического маятника L будет равна длине нити плюс радиус шарика:
L=l+R=0.6 м.
Тогда период
T=2*pi*√(L/g)~1.5 c
smile
Это так мы решили бы задачу в школе, в 10 классе, а теперь решим "по-взрослому" smile
Дано:
l = R = 30 см = 0,3 м
Найти: Т
Решение:
[img][/img]
1. Теорема Штейнера о переносе момента инерции
J=JC+m*a2 - (1)
здесь a=l+R= 2l
2. Момент инерции шара относительно оси, проходящей через его центр
JC=(2/5)*m*R2 = (2/5)*m*l2 - (2)
3. Приведенная дл ина физического маятника
L=a+JC/(m*a) = 2l+(2/5)*(m*l2)/(m*2l) = 2,2l - (3)
4. Тогда период колебаний
T=2*pi*√(L/g) - (4)
Окончательно
T = 2*pi*√(2,2l)/g = 6.3√(0.66/9.8) ~ 1.6 c
Ответ: 1,6 с
smile всем спасибо

Консультировал: Konstantin Shvetski (Академик)
Дата отправки: 09.06.2020, 01:36

5
Это самое лучшее решение!
-----
Дата оценки: 09.06.2020, 11:17
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +2 одобряю!

Оценить выпуск | Задать вопрос экспертам

главная страница  |  стать участником  |  получить консультацию
техническая поддержка

Дорогой читатель!
Команда портала RFPRO.RU благодарит Вас за то, что Вы пользуетесь нашими услугами. Вы только что прочли очередной выпуск рассылки. Мы старались. Пожалуйста, оцените его. Если совет помог Вам, если Вам понравился ответ, Вы можете поблагодарить автора - для этого в каждом ответе есть специальные ссылки. Вы можете оставить отзыв о работе портале. Нам очень важно знать Ваше мнение. Вы можете поближе познакомиться с жизнью портала, посетив наш форум, почитав журнал, который издают наши эксперты. Если у Вас есть желание помочь людям, поделиться своими знаниями, Вы можете зарегистрироваться экспертом. Заходите - у нас интересно!
МЫ РАБОТАЕМ ДЛЯ ВАС!
В избранное