Formula natezne sile. Sila napetosti niti. Kako najti silo napetosti

Vprašanja 21.07.2021
Vprašanja

Modul poljske jakosti, ki jo ustvari neskončno dolga ravna enakomerno nabita nit (ali valj) na razdalji r od svoje osi

kjer je t linearna gostota naboja (glej odstavek 3).

Če ima nabita nit končno dolžino, potem poljska jakost v točki, ki se nahaja na pravokotnici, obnovljeni iz sredine niti, na razdalji r od nje

,

kjer je q kot med smerjo normale na navoj in vektorjem radija, narisanim od zadevne točke do konca navoja.


Površinska gostota naboja

Za naboj, porazdeljen na površini S, je značilna površinska gostota s

,

kjer je Q naboj, enakomerno porazdeljen na površini S.

Napetost ravnine

Poljska jakost, ki jo ustvari neskončna enakomerno naelektrena ravnina, je

Poljska jakost kondenzatorja z vzporednimi ploščami

Poljska jakost, ustvarjena znotraj nabitega kondenzatorja z vzporednimi ploščami za primer, ko je razdalja med ploščama veliko manjša od linearnih dimenzij plošč kondenzatorja

REFERENČNO GRADIVO

Električna konstanta e 0 =8,85×10 -12 F/m.

Elementarni naboj q=1,6×10 -19 C.

Masa elektrona m=9,1×10 -31 kg.

Konstanta m/ž.

VPRAŠANJA IN VAJE

1. Katere temeljne lastnosti so lastne električnemu naboju? Formulirajte zakon o ohranitvi naboja.

2. V katerih enotah se meri električni naboj? Kaj je elementarni naboj?

3. Kateremu zakonu se podreja sila interakcije med točkastimi naboji? Katere izjave vsebuje Coulombov zakon?

4. Določite številsko vrednost in enoto električne konstante e 0 .

5. Kako se izračuna sila interakcije med točkastim nabojem in naboji, porazdeljenimi na telesih končne velikosti?



6. Ali je možno uporabiti Coulombov zakon pri izračunu sile interakcije med dvema naelektrenima sferičnima telesoma?

7. Kaj je izvor električnega polja? Kako se zazna in preučuje električno polje?

8. Opredelite električno poljsko jakost. V katerih enotah se meri napetost?

9. Napišite formulo za intenziteto E točkastega naboja q. Narišite graf E(r), kjer je r razdalja od točkastega naboja do točke polja, na kateri je določena jakost.

10. Kaj je vsebina principa superpozicije električnih polj?

12. Kako se izračuna vektorski tok električne poljske jakosti skozi poljubno površino?

13. Formulirajte in zapišite Gaussov izrek v integralni obliki.

14. Poiščite izraz za intenziteto E enakomerno nabite neskončne ravnine s površinsko gostoto naboja s.

15. Poiščite izraz za jakost E enakomerno nabite krogle ali valja.

16. Zapišite Ostrogradsky-Gaussov izrek v diferencialni obliki.

SKUPINA A TEŽAVE

1.(9.13) Dva točkasta naboja q 1 =7,5 nC in q 2 =–14,7 nC se nahajata na razdalji r=5 cm drug od drugega. Poiščite električno poljsko jakost E v točki, ki je oddaljena a=3 cm od pozitivnega naboja in b=4 cm od negativnega naboja.

odgovor: E=112 kV/m.

2.(9.15) Dve kovinski krogli enakega polmera in mase sta na eni točki obešeni na niti enake dolžine, tako da se njuni površini dotikata. Kakšen naboj Q je treba dati kroglicam, da bo natezna sila niti enaka T = 98 mN? Razdalja od središča žoge do obešalne točke je l=10 cm, masa posamezne kroglice m=5 g.

odgovor: Q=1,1 µC.

3.(9.19) Na navpično neskončno enakomerno nabito ravnino je pritrjena nit, na drugem koncu katere je podobno naelektrena kroglica z maso m = 40 mg in nabojem q = 31,8 nC. Natezna sila niti, na kateri visi krogla, je T=0,5 mN. Poiščite površinsko gostoto naboja s na ravnini. Dielektrična konstanta medija, v katerem se nahaja naboj, je e=6. Gravitacijski pospešek g=10 m/s 2 .

odgovor: s=1×10 -6 C/m 2 .

4.(9.20) Poiščite silo F, ki deluje na naboj q=0,66 nC, če je naboj nameščen: a) na razdalji r 1 =2 cm od dolge enakomerno nabite niti z linearno gostoto naboja t=0,2 µC/m; b) v polju enakomerno naelektrene ravnine s površinsko gostoto naboja s=20 µC/m 2 ; c) na razdalji r 2 =2 cm od površine enakomerno nabite krogle s polmerom R = 2 cm in površinsko gostoto naboja s = 20 µC/m 2 . Dielektrična konstanta medija e=6.

odgovor: a) F 1 =20 μN; b) F 2 =126 μN; c) F 3 =62,8 µN.

5.(9.23) S kakšno silo F l ali električno polje neskončne enakomerno nabite ravnine deluje na enoto dolžine enakomerno nabite neskončno dolge niti, ki je v tem polju? Linearna gostota naboja na niti t=3 µC/m in površinska gostota naboja na ravnini s=20 µC/m2.

odgovor: F l=3,4 N/m.

6.(9.26) S kakšno silo F s na enoto površine se odbijata dve istoimenski homogeno nabiti neskončno razširjeni ravnini. Površinska gostota naboja na ravninah s=0,3 µC/m2.

odgovor: F s =5,1 kN/m 2 .

7.(9.29) Pokažite, da se električno polje, ki ga tvori enakomerno naelektrena nit končne dolžine, v mejnih primerih spremeni v električno polje: a) neskončno dolge nabite niti; b) točkovni naboj.

8.(9.30) Dolžina enakomerno nabite žarilne nitke l=25 cm Pri kateri največji razdalji a od normale do njene sredine lahko električno polje, ki ga vzbuja nit, štejemo za polje neskončno dolge nabite niti? Napaka d pri tej predpostavki ne sme presegati 0,05. Opomba: dovoljena napaka d je enaka (E 2 –E 1)/E 2, kjer je E 2 električna poljska jakost neskončno dolge niti, E 1 je poljska jakost niti končne dolžine.

odgovor: a=4,18 cm.

9.(9.33) Električna poljska jakost na osi enakomerno nabitega obroča ima največjo vrednost na določeni razdalji od središča obroča. Kolikokrat bo električna poljska jakost v točki, ki se nahaja na polovici te razdalje, manjša od največje vrednosti jakosti?

odgovor: 1,3-krat .

10. Pozitiven naboj z linearno gostoto t=64 nC/m je enakomerno porazdeljen po četrtini obroča s polmerom r=6,1 cm. Poiščite silo F, ki deluje na naboj q=12 nC, ki se nahaja v središču obroča.

odgovor: F=160 µN.

11. Pridobite razmerja iz odstavka 12 razdelka "Osnovne formule za reševanje problemov."

NALOGE SKUPINE B

1.(3.2) Dve enako nabiti aluminijasti krogli, obešeni v zraku na niti enake dolžine, pritrjeni na eni točki, se spustita v tekoči dielektrik. Izkazalo se je, da se kot razhajanja niti ni spremenil. Kakšna je gostota r tekočega dielektrika, če je njegova relativna dielektrična konstanta e=2? Gostota aluminija r a = 2700 kg/m 3.

odgovor: r=1350 kg/m3 .

2.(3.6) Na ogliščih kvadrata so enaki naboji q = 300 pC. Kateri negativni naboj Q je treba postaviti v središče kvadrata, da bo sila medsebojnega odbijanja nabojev uravnotežena s privlačno silo negativnega naboja?

odgovor: Q=–0,287 nC .

3.(3.7) V ogliščih pravilnega šestkotnika s stranico b=10 cm so enaki naboji po q=1 nC. Kolikšna je sila F, s katero na vsak naboj deluje ostalih pet?

odgovor: F=1,64×10 -6 N.

4.(3.8) Dva pozitivna točkasta naboja q 1 =1 nC in q 2 =2 nC se nahajata na razdalji r=5 cm drug od drugega. Kakšne velikosti in na katerem mestu naj bo negativni naboj Q nameščen, da bo celoten sistem v ravnovesju?

Kakšno bo ravnotežje?

odgovor: Q=–0,34 nC mora biti postavljen na razdalji 2,07 cm od naboja q 1 na črti, ki povezuje naboje. Ravnovesje je nestabilno.

5.(3.13) Električno polje ustvarjata dve dolgi vzporedni enakomerno in enako nabiti niti, ki se nahajata na razdalji l=5 cm narazen. Električna poljska jakost v točki, ki je enako oddaljena od vsake niti na razdalji b=5 cm, je enaka E=1 mV/m. Določite linearno gostoto naboja t na vsaki niti.

odgovor: t=1,6·10 -15 C/m .

6. Ploščat vodoravno nameščen kondenzator z razdaljo med ploščama d=1 cm je napolnjen z ricinusovim oljem z gostoto r 0 =900 kg/m 3 . Naelektrena bakrena kroglica s polmerom R=1 mm, ki nosi naboj Q=1 µC, je suspendirana v olju. Določite napetost U, ki se napaja na ploščah kondenzatorja, če je gostota bakra r=8,6×10 3 kg/m 3 in gravitacijski pospešek g=10 m/s 2.

odgovor: U=3,2 V.

7.(3.17) Električno polje ustvarja tanka žica enakomerno nabitega obroča. Določite polmer obroča R, če se točka, kjer je električna poljska jakost največja, nahaja na osi obroča na razdalji x=1 cm od njegovega središča.

odgovor: R=1,41 cm .

8.(3.21) Površinska gostota naboja neskončno razširjene navpične ravnine je s=200 µC/m 2 . Naelektrena kroglica z maso m=10 g je obešena na ravnino na niti. Določite naboj kroglice q, če nit z ravnino tvori kot a=30 0.

odgovor: q=5 nC .

9.(3.24) Na kosu tanke ravne palice dolžine l=10 cm naboj je enakomerno porazdeljen z linearno gostoto t=3 µC/cm. Izračunajte napetost E, ki jo ustvari ta naboj v točki, ki se nahaja na osi palice in je od njenega najbližjega konca oddaljena na razdalji a=10 cm.

odgovor: E=13,5 MV/m.

10.(3.28) Negativno nabit delček prahu je v ravnotežju med dvema vodoravnima ploščama kondenzatorja z vzporednimi ploščami. Razdalja med ploščama je d=2 cm, potencialna razlika na ploščah U=612 V. Masa prašnega delca je m=10 pg. Koliko elektronov nosi drobec prahu? Gravitacijski pospešek g=10 m/s 2 .

odgovor: 20.

11.(3.33) Kapljica z maso m = 10 -10 g in nabojem q, ki je enak 10 nabojem elektronov, se dvigne navpično s pospeškom a = 2,2 m/s 2 med vodoravnima ploščama ploščatega kondenzatorja. Določite površinsko gostoto naboja s na ploščah kondenzatorja. Zanemarimo silo zračnega upora. Gravitacijski pospešek g=10 m/s 2 .

Odgovor: s=6,75 µC/m2.

NALOGE SKUPINE C

1. Pridobite razmerja iz odstavka 14 razdelka "Osnovne formule za reševanje problemov."

2. Izračunajte polje volumsko enakomerno nabite krogle na razdalji r od njenega središča, če je polmer krogle R in volumska gostota naboja r.

odgovor: r

3. Poiščite električno poljsko jakost v osenčeni ravnini, ki jo tvori presečišče dveh enakomerno nabitih krogel z gostoto naboja r in –r. Razdalja med središči kroglic a

odgovor: .

4. Kroglica s polmerom R je napolnjena z nabojem, katerega prostorninska gostota se spreminja po zakonu v območju, kjer je B = const, r je razdalja od središča krogle. Izračunajte jakost polja, ki ga ustvari ta krogla, kot funkcijo polmera.

odgovor: ;

5. Hemisfera je enakomerno nabita s površinsko gostoto naboja s=67 nC/m 2 . Poiščite poljsko jakost E v središču poloble.

odgovor: E=s/(4e 0)=1,9 kV/m.

6. Ravna neskončna tanka nit nosi naboj z linearno gostoto t 1. Pravokotno na nit je tanka palica dolžine l(glej sliko 3.2). Konec palice, ki je najbližje niti, je na razdalji a od nje. Določite silo F, ki deluje na palico s strani niti, če je nabita z linearno gostoto t 2.

odgovor: .

7. Naboj z linearno gostoto t=10 nC/m je enakomerno porazdeljen vzdolž tanke niti, upognjene v krožnem loku. Določite električno poljsko jakost E, ki jo ustvari porazdeljen naboj v točki, ki sovpada s središčem ukrivljenosti loka. Dolžina niti l=15 cm je tretjina obsega.

odgovor:=2,17 kV/m.

8. Dolg valj s polmerom R je enakomerno nabit z volumsko gostoto naboja r. Poiščite odvisnost elektrostatične poljske jakosti, ki jo ustvarja ta valj, od razdalje r do njegove osi.

odgovor: 0R, .

9. Jakost električnega polja v točki, ki se nahaja na pravokotnici, rekonstruirani iz središča enakomerno nabitega diska, na razdalji x od njega, ima obliko: , kjer je s površinska gostota naboja diska, R je njegov polmer. Dobite to razmerje. Kako se bo spremenil odgovor na nalogo, če ima enakomerno nabit disk s polmerom R 2 koncentrično luknjo s polmerom R 1 (R 2 >R 1)?

odgovor: .

10. Vodoravno ležeč disk s polmerom R=0,5 m je enakomerno nabit s površinsko gostoto s=3,33×10 -4 C/m 2 . Majhna kroglica z maso m=3,14 g in nabojem q=3,27×10 -7 C se nahaja nad središčem diska v stanju ravnovesja. Določite njegovo oddaljenost od središča diska. Gravitacijski pospešek g=10 m/s 2 .

Potrebno je poznati točko delovanja in smer vsake sile. Pomembno je, da znamo ugotoviti, katere sile delujejo na telo in v katero smer. Sila je označena kot , merjena v Newtonih. Da bi razlikovali med silami, jih označimo na naslednji način

Spodaj so glavne sile, ki delujejo v naravi. Pri reševanju problemov je nemogoče izumiti sile, ki ne obstajajo!

V naravi je veliko sil. Tukaj upoštevamo sile, ki se obravnavajo v šolskem tečaju fizike pri preučevanju dinamike. Omenjene so tudi druge sile, o katerih bo govora v drugih razdelkih.

Gravitacija

Zemljina gravitacija vpliva na vsako telo na planetu. Silo, s katero Zemlja privlači vsako telo, določa formula

Točka uporabe je v težišču telesa. Gravitacija vedno usmerjen navpično navzdol.


Sila trenja

Spoznajmo silo trenja. Ta sila nastane, ko se telesa premikajo in prideta v stik dve površini. Sila nastane, ker površine, gledane pod mikroskopom, niso tako gladke, kot se zdijo. Sila trenja je določena s formulo:

Sila deluje na točki stika dveh površin. Usmerjeno v smeri, nasprotni gibanju.

Reakcijska sila tal

Predstavljajmo si zelo težak predmet, ki leži na mizi. Miza se upogne pod težo predmeta. Toda po tretjem Newtonovem zakonu miza deluje na predmet s popolnoma enako silo kot predmet na mizi. Sila je usmerjena nasprotno od sile, s katero predmet pritiska na mizo. Se pravi gor. Ta sila se imenuje reakcija tal. Ime sile "govori" podpora reagira. Ta sila se pojavi vedno, ko pride do udarca na oporo. Narava njegovega pojavljanja na molekularni ravni. Zdelo se je, da predmet deformira običajni položaj in povezave molekul (znotraj mize), te pa se trudijo vrniti v prvotno stanje, se "upirajo".

Absolutno vsako telo, tudi zelo lahko (na primer svinčnik, ki leži na mizi), deformira oporo na mikroravni. Zato pride do reakcije tal.

Za iskanje te sile ni posebne formule. Označena je s črko , vendar je ta sila preprosto ločena vrsta elastične sile, zato jo lahko označimo tudi kot

Sila deluje na točki stika predmeta s podporo. Usmerjen pravokotno na oporo.


Ker je telo predstavljeno kot materialna točka, lahko silo predstavljamo iz središča

Elastična sila

Ta sila nastane kot posledica deformacije (sprememba začetnega stanja snovi). Na primer, ko raztegnemo vzmet, povečamo razdaljo med molekulami materiala vzmeti. Ko vzmet stisnemo, jo zmanjšamo. Ko zasukamo ali premaknemo. V vseh teh primerih se pojavi sila, ki preprečuje deformacijo - elastična sila.

Hookov zakon


Prožnostna sila je usmerjena nasproti deformaciji.

Ker je telo predstavljeno kot materialna točka, lahko silo predstavljamo iz središča

Pri zaporedni povezavi vzmeti se na primer togost izračuna po formuli

Pri vzporedni povezavi je togost

Vzorčna togost. Youngov modul.

Youngov modul označuje elastične lastnosti snovi. To je konstantna vrednost, ki je odvisna le od materiala in njegovega agregatnega stanja. Označuje sposobnost materiala, da se upre natezni ali tlačni deformaciji. Vrednost Youngovega modula je tabelarična.

Preberite več o lastnostih trdnih snovi.

Telesna teža

Teža telesa je sila, s katero predmet deluje na oporo. Pravite, to je sila gravitacije! Zmeda nastane v naslednjem: res je pogosto teža telesa enaka gravitacijski sili, vendar sta ti sili popolnoma različni. Gravitacija je sila, ki nastane kot posledica interakcije z Zemljo. Teža je rezultat interakcije s podporo. Sila gravitacije deluje v težišču predmeta, medtem ko je teža sila, ki deluje na oporo (ne na predmet)!

Formule za določanje teže ni. Ta sila je označena s črko.

Reakcijska sila opore ali prožna sila nastane kot odziv na udarec predmeta na vzmetenje ali oporo, zato je teža telesa vedno številčno enaka prožni sili, vendar ima nasprotno smer.



Reakcijska sila opore in teža sta sili iste narave, po 3. Newtonovem zakonu sta enaki in nasprotno usmerjeni. Teža je sila, ki deluje na oporo, ne na telo. Na telo deluje sila gravitacije.

Telesna teža morda ni enaka gravitaciji. Lahko je več ali manj ali pa je teža enaka nič. To stanje se imenuje breztežnost. Breztežnost je stanje, ko predmet ne vpliva na oporo, na primer stanje letenja: obstaja gravitacija, vendar je teža nič!



Smer pospeška je mogoče določiti, če ugotovite, kam je usmerjena rezultanta sile

Upoštevajte, da je teža sila, merjena v Newtonih. Kako pravilno odgovoriti na vprašanje: "Koliko tehtate"? Odgovorimo 50 kg, pri čemer ne navedemo teže, ampak maso! V tem primeru je naša teža enaka gravitaciji, torej približno 500N!

Preobremenitev- razmerje med težo in težo

Arhimedova sila

Sila nastane kot posledica interakcije telesa s tekočino (plinom), ko je telo potopljeno v tekočino (ali plin). Ta sila potisne telo iz vode (plin). Zato je usmerjen navpično navzgor (potisne). Določeno s formulo:

V zraku zanemarjamo Arhimedovo moč.

Če je Arhimedova sila enaka gravitacijski sili, telo lebdi. Če je Arhimedova sila večja, se dvigne na površino tekočine, če je manjša, se potopi.



Električne sile

Obstajajo sile električnega izvora. Pojavi se ob prisotnosti električnega naboja. Te sile, kot so Coulombova sila, Amperova sila, Lorentzova sila, so podrobno obravnavane v poglavju Elektrika.

Shematski prikaz sil, ki delujejo na telo

Pogosto je telo modelirano kot materialna točka. Zato se v diagramih različne točke uporabe prenesejo na eno točko - v središče, telo pa je shematično prikazano kot krog ali pravokotnik.

Za pravilno določitev sil je treba navesti vsa telesa, s katerimi preučevano telo deluje. Ugotovite, kaj se zgodi kot posledica interakcije z vsakim: trenje, deformacija, privlačnost ali morda odboj. Določite vrsto sile in pravilno navedite smer. Pozor! Količina sil bo sovpadala s številom teles, s katerimi pride do interakcije.

Glavna stvar, ki si jo morate zapomniti

1) Sile in njihova narava;
2) Smer sil;
3) Znati prepoznati delujoče sile

Obstajata zunanje (suho) in notranje (viskozno) trenje. Zunanje trenje se pojavi med dotičnimi trdnimi površinami, notranje trenje pa med plastmi tekočine ali plina med njunim relativnim gibanjem. Poznamo tri vrste zunanjega trenja: statično trenje, drsno trenje in kotalno trenje.

Kotalno trenje se določi s formulo

Sila upora nastane, ko se telo premika v tekočini ali plinu. Velikost uporne sile je odvisna od velikosti in oblike telesa, hitrosti njegovega gibanja in lastnosti tekočine ali plina. Pri nizkih hitrostih gibanja je sila upora sorazmerna s hitrostjo telesa

Pri visokih hitrostih je sorazmeren s kvadratom hitrosti

Oglejmo si medsebojno privlačnost predmeta in Zemlje. Med njima po zakonu gravitacije nastane sila

Zdaj pa primerjajmo gravitacijski zakon in gravitacijsko silo

Velikost gravitacijskega pospeška je odvisna od mase Zemlje in njenega polmera! Tako je mogoče izračunati, s kakšnim pospeškom bodo padali objekti na Luni ali na katerem koli drugem planetu, z uporabo mase in polmera tega planeta.

Razdalja od središča Zemlje do polov je manjša kot do ekvatorja. Zato je gravitacijski pospešek na ekvatorju nekoliko manjši kot na polih. Hkrati je treba opozoriti, da je glavni razlog za odvisnost gravitacijskega pospeška od zemljepisne širine območja dejstvo, da se Zemlja vrti okoli svoje osi.

Ko se oddaljujemo od zemeljskega površja, se gravitacijska sila in gravitacijski pospešek spreminjata v obratnem sorazmerju s kvadratom razdalje do središča Zemlje.


Natezna sila je tista, ki deluje na predmet, primerljiva z žico, vrvico, kablom, nitjo itd. To je lahko več predmetov hkrati, v tem primeru bo nanje delovala natezna sila in ne nujno enakomerno. Predmet napetosti je vsak predmet, ki ga obesi vse zgoraj navedeno. Toda kdo mora to vedeti? Kljub specifičnosti informacij so lahko uporabne tudi v vsakdanjih situacijah.

na primer pri prenovi hiše ali stanovanja. In seveda vsem ljudem, katerih poklic je povezan z izračuni:

  • inženirji;
  • arhitekti;
  • oblikovalci itd.

Napetost niti in podobni predmeti

Zakaj morajo to vedeti in kakšna je praktična korist od tega? Inženirjem in oblikovalcem bo poznavanje napetostne moči omogočilo ustvarjanje trajnostne strukture. To pomeni, da bodo zgradbe, oprema in drugi objekti dlje časa ohranili svojo celovitost in trdnost. Običajno lahko te izračune in znanje razdelimo na 5 glavnih točk, da bi v celoti razumeli, o čem govorimo.

1. stopnja

Naloga: določi natezno silo na vsakem koncu niti. Na to situacijo lahko gledamo kot na rezultat sil, ki delujejo na obeh koncih niti. Je enak masi, pomnoženi s gravitacijskim pospeškom. Predpostavimo, da je nit napeta. Potem bo vsak udarec na predmet povzročil spremembo napetosti (v sami niti). Toda tudi v odsotnosti aktivnih dejanj bo privzeto delovala sila gravitacije. Torej, zamenjajmo formulo: T=m*g+m*a, kjer je g pospešek padca (v tem primeru visečega predmeta) in kateri koli drug pospešek, ki deluje od zunaj.

Obstaja veliko dejavnikov tretjih oseb, ki vplivajo na izračune – teža niti, njena ukrivljenost itd.. Za enostavne izračune tega za zdaj ne bomo upoštevali. Z drugimi besedami, naj bo nit z matematičnega vidika idealna in »brez napak«.

Vzemimo "živ" primer. Močna nit z obremenitvijo 2 kg je obešena na nosilec. V tem primeru ni vetra, nihanja in drugih dejavnikov, ki tako ali drugače vplivajo na naše izračune. Takrat je sila napetosti enaka sili gravitacije. V formuli je to mogoče izraziti na naslednji način: Fn=Ft=m*g, v našem primeru je to 9,8*2=19,6 newtonov.

2. stopnja

Zaključuje glede vprašanja pospeška. Obstoječemu stanju dodamo pogoj. Njegovo bistvo je, da pospešek deluje tudi na nit. Vzemimo enostavnejši primer. Predstavljajmo si, da naš žarek zdaj dvignemo s hitrostjo 3 m/s. Nato se bo napetosti dodal pospešek bremena in formula bo dobila naslednjo obliko: Fн=Fт+уск*м. Na podlagi preteklih izračunov dobimo: Fн=19,6+3*2=25,6 newtona.

3. stopnja

Tukaj je bolj zapleteno, saj se pogovarjamo o kotnem vrtenju. Treba je razumeti, da ko se predmet vrti navpično, bo sila, ki deluje na nit, veliko večja na spodnji točki. Toda vzemimo primer z nekoliko manjšo amplitudo nihanja (kot nihalo). V tem primeru izračuni zahtevajo formulo: Fts=m* v²/r. Tukaj želena vrednost označuje dodatno natezno moč, v je hitrost vrtenja obešenega bremena, r pa polmer kroga, po katerem se breme vrti. Zadnja vrednost je pravzaprav enaka dolžini niti, tudi če je 1,7 metra.

Torej, če nadomestimo vrednosti, najdemo centrifugalne podatke: Fc = 2*9/1,7 = 10,59 newtona. In zdaj, da bi ugotovili skupno silo napetosti niti, moramo obstoječim podatkom o stanju mirovanja dodati centrifugalno silo: 19,6 + 10,59 = 30,19 newtonov.

4. stopnja

Upoštevati je treba različno napetostno silo ko obremenitev prehaja skozi lok. Z drugimi besedami, ne glede na konstantno velikost privlačnosti se centrifugalna (rezultantna) sila spreminja, ko viseče breme niha.

Za boljše razumevanje tega vidika je dovolj, da si predstavljamo utež, pritrjeno na vrv, ki se lahko prosto vrti okoli nosilca, na katerega je pritrjena (kot gugalnica). Če je vrv dovolj močno zanihana, bo v trenutku, ko je v zgornjem položaju, sila privlačnosti delovala v "nasprotni" smeri glede na natezno silo vrvi. Z drugimi besedami, breme bo postalo "lažje", kar bo oslabilo napetost na vrvi.

Predpostavimo, da je nihalo od navpičnice odklonjeno za dvajset stopinj in se giblje s hitrostjo 1,7 m/s. Privlačna sila (Fп) s temi parametri bo enaka 19,6*cos(20)=19,6*0,94=18,424 N; centrifugalna sila (F c=mv²/r)=2*1,7²/1,7=3,4 N; no, skupna napetost (Fпн) bo enaka Fп+ Fт=3,4+18,424=21,824 N.

5. stopnja

Njegovo bistvo je v sili trenja med bremenom in drugim predmetom, kar skupaj posredno vpliva na napetost vrvi. Z drugimi besedami, sila trenja pomaga povečati silo napetosti. To je jasno vidno na primeru premikanja predmetov na grobih in gladkih površinah. V prvem primeru bo trenje večje, zato je predmet težje premakniti.

Skupna napetost se v tem primeru izračuna po formuli: Fн=Ftr+Fу, kjer je Fтр trenje, Fу pa pospešek. Ftr=μR, kjer je μ trenje med predmeti, P pa sila interakcije med njimi.

Če želite bolje razumeti ta vidik, razmislite o težavi. Recimo, da imamo breme 2 kg in koeficient trenja 0,7 s pospeškom 4 m/s pri stalni hitrosti. Zdaj uporabimo vse formule in dobimo:

  1. Interakcijska sila je P=2*9,8=19,6 newtona.
  2. Trenje - Ftr=0,7*19,6=13,72 N.
  3. Pospešek - Fу=2*4=8 N.
  4. Skupna natezna sila je Fн=Ftr+Fу=13,72+8=21,72 newtona.

Zdaj veste več in lahko sami najdete in izračunate zahtevane vrednosti. Seveda je za natančnejše izračune treba upoštevati več dejavnikov, a za opravljanje tečajev in esejev so ti podatki povsem dovolj.

Video

Ta video vam bo pomagal bolje razumeti to temo in si jo zapomniti.

Razmislite o neskončni niti, ki nosi naboj, enakomerno porazdeljen po njeni dolžini. Naboj, koncentriran na neskončni niti, je seveda tudi neskončen in zato ne more služiti kot kvantitativna karakteristika stopnje naboja niti. Takšna značilnost se šteje za " linearna gostota naboja" Ta vrednost je enaka naboju, porazdeljenemu na kosu enote dolžine:

Ugotovimo, kakšno poljsko jakost ustvari naelektrena nit na daljavo A iz nje (slika 1.12).

riž. 1.12.

Za izračun jakosti ponovno uporabimo princip superpozicije električnih polj in Coulombov zakon. Izberimo elementarni odsek na niti dl.Naboj je koncentriran na tem območju dq= t dl, ki se lahko šteje za točkovno. V točki A tak naboj ustvari polje (glej 1.3)

Glede na simetričnost problema lahko sklepamo, da bo želeni vektor poljske jakosti usmerjen vzdolž črte, pravokotne na nit, to je vzdolž osi X. Zato lahko dodajanje vektorjev napetosti nadomestimo z dodajanjem njihove projekcije na to smer.

(1.7)

riž. (1.12 b) nam omogoča naslednje zaključke:

torej

. (1.9)

Z uporabo (1.8) in (1.9) v enačbi (1.7) dobimo

Za rešitev problema je treba integrirati (1.10) po celotni dolžini niti. To pomeni, da se kot a spreminja od do .

V tem problemu ima polje cilindrično simetrijo. Poljska jakost je neposredno sorazmerna z linearno gostoto naboja na niti t in obratno sorazmerna z razdaljo A od niti do točke, kjer se meri napetost.

2. predavanje “Gaussov izrek za električno polje”

Oris predavanja

Vektorski tok električne poljske jakosti.

Gaussov izrek za električno polje.

Uporaba Gaussovega izreka za izračun električnih polj.

Polje neskončne nabite niti.

Polje neskončne naelektrene ravnine. Polje kondenzatorja z vzporednimi ploščami.

Polje sferičnega kondenzatorja.

Prvo predavanje smo zaključili z izračunom poljske jakosti električnega dipola in neskončno naelektrene niti. V obeh primerih je bil uporabljen princip superpozicije električnih polj. Zdaj pa se obrnemo na drugo metodo za izračun intenzitete, ki temelji na Gaussovem izreku za električno polje. Ta izrek obravnava tok vektorja napetosti skozi poljubno zaprto površino. Zato bomo, preden nadaljujemo s formulacijo in dokazom izreka, obravnavali koncept "vektorskega toka".

Vektorski tok električne poljske jakosti

Izberimo ravno površino v enakomernem električnem polju (slika 2.1.). Ta površina je vektor, ki je numerično enak površini D S in usmerjena pravokotno na površino

riž. 2.1.

Toda enotski normalni vektor je lahko usmerjen v eno ali drugo smer od površine (slika 2.2.). Poljubno Izberimo pozitivno smer normale, kot je prikazano na sl. 2.1. A-prednost Tok vektorja električne poljske jakosti skozi izbrano površino je skalarni produkt teh dveh vektorjev:

riž. 2.2.

Če je polje na splošno nehomogeno, in površina S, skozi katero je treba izračunati tok, ni ravna, potem je ta površina razdeljena na osnovne odseke, znotraj katerih se napetost lahko šteje za nespremenjeno, sami odseki pa so ravni (sl. 2.3.) Tok vektorja napetosti skozi tak elementarni odsek se izračuna po definiciji toka

Tukaj E n = E∙ cosa - projekcija vektorja napetosti na normalno smer. Polna pretočnost po celotni površini S najdemo z integracijo (2.3) po celotni površini

(2.4)

riž. 2.3.

Zdaj pa si predstavljajmo zaprta površina v električnem polju. Za iskanje toka vektorja napetosti skozi takšno površino izvedemo naslednje operacije (slika 2.4.):

Površino razdelimo na dele. Pomembno je omeniti, da v primeru zaprto Samo "zunanja" normala površine se šteje za pozitivno.

Izračunajmo pretok na vsakem osnovnem odseku:

Upoštevajte, da vektor, ki "teče" iz zaprte površine, ustvarja pozitiven tok, medtem ko vektor, ki "teče", ustvarja negativen tok.

Za izračun celotnega toka napetostnega vektorja skozi celotno zaprto površino je treba vse te tokove algebraično sešteti, kar pomeni, da je treba enačbo (2.3) integrirati čez zaprto površine S

priljubljena definicija

Moč je akcija, ki lahko spremeni stanje mirovanja ali gibanja telo; zato lahko pospeši ali spremeni hitrost, smer ali smer gibanja danega telesa. proti, napetost- to je stanje telesa, ki je podvrženo delovanju nasprotnih sil, ki ga privlačijo.

Znana je kot natezna sila, ki, ko je izpostavljen elastičnemu telesu, ustvarja napetost; Zadnji koncept ima različne definicije, ki so odvisne od veje znanja, iz katere se analizira.

Vrvi na primer omogočajo prenos sil z enega telesa na drugo. Ko na koncih vrvi delujeta dve enaki in nasprotni sili, se vrv napne. Skratka, natezne sile so vsaka od teh sil, ki podpira vrv, ne da bi se zlomila .

Fizika in inženiring govoriti o mehanske obremenitve, za označevanje sile na enoto površine, ki obdaja snovno točko na površini telesa. Mehansko napetost lahko izrazimo v enotah sile, deljenih z enotami površine.

Napetost je tudi fizikalna količina, ki poganja elektrone skozi prevodnik v sklenjen električni krog, ki povzroči pretok električnega toka. V tem primeru se lahko pokliče napetost Napetost oz potencialna razlika .

Na drugi strani, površinska napetost tekočine je količina energije, ki je potrebna za zmanjšanje njene površine na enoto površine. Posledično se tekočina upira in povečuje svojo površino.

Kako najti silo napetosti

Vedeti to sila napetost je sila, s katerim je vrvica ali vrvica napeta, lahko napetost najdemo v statičnem tipu situacije, če poznamo kote črt. Na primer, če je obremenitev na pobočju in črta, ki je vzporedna s pobočjem, preprečuje, da bi se obremenitev premaknila navzdol, je napetost razrešena, saj vemo, da mora biti vsota vodoravnih in navpičnih komponent vključenih sil enaka nič.

Prvi korak za to izračun- narišite klanec in nanj položite klanec z maso M na desni strani, ki se na eni točki sreča s steno, iz katere poteka črta, vzporedna s prvo. in zavežite blok, ga držite na mestu in ustvarite napetost T. Nato morate določiti kot naklona z grško črko, ki je lahko "alfa", in silo, s katero deluje na blok, s črko N, saj govorijo o normalna moč .

Iz bloka vektor je treba narisati pravokotno na pobočje in navzgor, da predstavlja normalno silo, in enega navzdol (vzporedno z osjo l) za prikaz gravitacije. Potem začnete s formulami.

Najti moč Uporablja se F = M. g , Kje g je njegova stalnica pospešek(v primeru gravitacije je ta vrednost 9,8 m/s^2). Enota, uporabljena za rezultat, je newton, ki ga označujemo z N. V primeru normalne sile jo je treba razširiti v navpične in vodoravne vektorje z uporabo kota, ki ga tvori z osjo x: za izračun gornjega vektorja g je enak kosinusu kota, za vektor pa v smeri v levo, proti naročju tega.

Končno mora biti leva stran normalne sile enaka desni strani napetosti T, kar končno razreši napetost.

  • Latinska Amerika

    Latinska Amerika (ali Latinska Amerika) je koncept, ki se nanaša na določen niz držav v Severni in Južni Ameriki. Razmejitev tega niza se lahko razlikuje, saj obstajajo različna merila za konformacijo skupine. Na splošno se Latinska Amerika nanaša na ameriške države, katerih prebivalci govorijo špansko ali portugalsko. Tako države, kot sta Jamajka ali Bahami, ostajajo zunaj skupine. Vendar pa v

    priljubljena definicija

  • življenje

    Etimološki izvor besede življenje najdemo v latinščini. Natančneje, izhaja iz besede vita, ta pa iz grškega izraza bios. Vsi pomenijo življenje. Koncept življenja je mogoče definirati z različnih pristopov. Najpogostejši koncept je povezan

    priljubljena definicija

  • oko

    Latinska beseda ocŭlus izvira iz očesa, pojma, ki se nanaša na organ, ki zagotavlja vid pri živalih in ljudeh. Izraz ima v vsakem primeru druge pomene. Kot organ lahko oko zazna svetlobo in pretvori njene spremembe v živčni impulz, ki ga interpretirajo možgani. Čeprav je de

    priljubljena definicija

  • zvočni posnetek

    Prvi nujni korak pri odkrivanju pomena izraza "zvočni posnetek" je določitev etimološkega izvora dveh besed, ki ga sestavljata: skupina, za katero se zdi, da izhaja iz germanščine ali frankovščine, odvisno od tega, kaj pomeni. Sonora, ki prihaja iz latinščine. Natančneje, je rezultat združevanja glagola "sonare", ki ga lahko prevedemo kot "delati hrup", in pripone "-oro", ki je enakovredna "polnosti". Koncept skupine



Priporočamo branje

Vrh