На столі лежить дерев'яний брусок масою 2 кг до якого привязана нитка, перекинута через блок. До другого кінця підвішено вантаж масою 0.85 кг. Коефіцієнт тертя бруска об стіл 0.4. Визначте прискорення системи тіл а) запишіть умову задачі, зобразіть систему тіл, позначте напрям прискорення кожного тіла та напрями сил, що діють на тіла, виберіть напрям осей координат
( б) запишіть у векторній формі та спроектуйте на осі координат другий закон
Ньютона для кожного тіла
в) знайдіть прискорення системи тіл г) знайдіть силу натягу
.
Объяснение:
На шайбу действуют две силы: выталкивающая сила (Архимеда) и сила тяжести. В равновесии в проекции на вертикальную ось закон Ньютона для шайбы:
FA=mg. (1) Силу Архимеда FA определим, используя соображения, приведенные при выводе закона Архимеда во введении к разделу.
Если мысленно заменить часть объема шайбы, погруженную в жидкость плотностью ρ1 самой этой жидкостью, и то же самое проделать с другой частью шайбы, то, очевидно, жидкость будет находиться в равновесии. Следовательно, мы вправе записать: FA=(Sh1ρ1+Sh2ρ2)G, (2) где S — площадь сечения шайбы, ρ2h2S — масса жидкости, заменяющая нижнюю часть шайбы, ρ1h1S - верхнюю, правая часть (2) — вес жидкости, вытесненной телом (шайбой).
Запишем также очевидные соотношения: h=h1+h2 (3) m=ρSh. (4)
Решая полученную систему уравнений (1—4), находим: h2=ρ−ρ1ρ2−ρh.
Решить задачу можно и другим
Обозначим давление жидкости на верхнюю поверхность шайбы через P0, на нижнюю — P. Запишем условие равновесия мысленно выделенного столба жидкости (см. рис.) и, после несложных преобразований, получим: P=P0+(ρ1h1+ρ2h2)g.
Сила Архимеда равна: FA=PS−P0S=(ρ1h1+ρ2h2)Sg, где PS — модуль силы, действующей на шайбу вверх, P0S — вниз.
Силы со стороны жидкостей на боковую поверхность шайбы вклада в силу Архимеда не дают.
Далее решение аналогично первому
Объяснение:
1)
Пусть масса шайбы равна m.
Тогда вес шайбы в воздухе:
P = m*g= ρ*V*g = ρ*S*H*g
2)
Пусть глубина погружения шайбы во вторую жидкость равна h, тогда глубина погружения в первую жидкость (H-h)
Выталкивающие силы:
Fₐ₁ = ρ₁*g*V₁ = ρ₁*g*S*(H - h) (здесь S - площадь основания шайбы).
Аналогично:
Fₐ₂ = ρ₂*g*V₂ = ρ₂*g*S*h
Суммарная выталкивающая сила:
Fₐ = Fₐ₁+Fₐ₂ = g*S*(ρ₁*H + h*(ρ₂- ρ₁))
3)
Поскольку шайба находится в равновесии, то
Р = Fₐ
ρ*S*H*g = g*S*(ρ₁*H + h*(ρ₂- ρ₁))
ρ*H = ρ₁*H + h*(ρ₂- ρ₁)
h = H (ρ - ρ₁) / (ρ₂ - ρ₁)