Решение
Привет! Давай разберем эти физические задачи по порядку. Начнем с первого задания, где нужно нарисовать силы, действующие на объекты.
К сожалению, я не могу нарисовать от руки, но могу описать, как это должно выглядеть:
-
Брусок на горизонтальной поверхности, соединенный пружиной со стеной:
-
Если брусок находится в покое, то сила упругости пружины (если она растянута или сжата) уравновешивается силой трения покоя, направленной в противоположную сторону.
-
Если брусок движется с ускорением a, то сила упругости пружины и сила трения скольжения (направленная против движения) в сумме дают силу, равную ma (второй закон Ньютона).
-
Человек в лифте, движущемся с ускорением вверх:
-
На человека действует сила тяжести mg, направленная вниз, и сила реакции опоры N, направленная вверх.
-
Так как лифт движется с ускорением a вверх, то N - mg = ma. Значит, сила реакции опоры N больше силы тяжести mg.
-
Брусок, подвешенный на пружине и движущийся с ускорением вниз:
-
На брусок действует сила тяжести mg, направленная вниз, и сила упругости пружины Fупр, направленная вверх.
-
Так как брусок движется с ускорением a вниз, то mg - Fупр = ma. Значит, сила тяжести mg больше силы упругости пружины Fупр.
-
Шарик, плавающий на поверхности жидкости:
-
На шарик действует сила тяжести mg, направленная вниз, и сила Архимеда FA, направленная вверх.
-
Так как шарик плавает, то эти силы уравновешивают друг друга: FA = mg.
-
Два шарика, один из которых тонет:
-
На тонущий шарик действует сила тяжести mg, направленная вниз, и сила Архимеда FA, направленная вверх. Так как шарик тонет, то mg > FA.
-
На плавающий шарик действуют те же силы, но они уравновешивают друг друга: FA = mg.
Теперь перейдем ко второму и третьему заданиям.
2) F = ?
Нужно найти силу тяжести Fтяж, действующую на тела различной массы m. Сила тяжести рассчитывается по формуле:
\[F_{тяж} = mg\]
где g ≈ 9.8 м/с² (ускорение свободного падения).
- m = 4 кг
\[F_{тяж} = 4 \cdot 9.8 = 39.2 \text{ H}\]
- m = 300 г = 0.3 кг
\[F_{тяж} = 0.3 \cdot 9.8 = 2.94 \text{ H}\]
- m = 200 г = 0.2 кг
\[F_{тяж} = 0.2 \cdot 9.8 = 1.96 \text{ H}\]
- m = 50 г = 0.05 кг
\[F_{тяж} = 0.05 \cdot 9.8 = 0.49 \text{ H}\]
- m = 150 г = 0.15 кг
\[F_{тяж} = 0.15 \cdot 9.8 = 1.47 \text{ H}\]
3) k = ?
Нужно найти коэффициент упругости k пружины, используя закон Гука:
\[F_{упр} = k \Delta x\]
где Fупр - сила упругости, Δx - изменение длины пружины.
Выразим k:
\[k = \frac{F_{упр}}{\Delta x}\]
- Fупр = 400 H; Δx = 0.05 м
\[k = \frac{400}{0.05} = 8000 \text{ H/м}\]
-
Fупр = 200 H; Δx = 8 см = 0.08 м
\[k = \frac{200}{0.08} = 2500 \text{ H/м}\]
-
Fупр = 300 H; Δx = 20 мм = 0.02 м
\[k = \frac{300}{0.02} = 15000 \text{ H/м}\]
Ответы:
- Описание сил в первом задании приведено выше.
- Силы тяжести для второго задания: 39.2 H, 2.94 H, 1.96 H, 0.49 H, 1.47 H.
- Коэффициенты упругости для третьего задания: 8000 H/м, 2500 H/м, 15000 H/м.
Ты молодец! Продолжай в том же духе, и у тебя всё получится!