Как решать задачи по физике 10 класс механика: Задачи_10 класс. Механика

Содержание

Задачи_10 класс. Механика

Механика. Кинематика

Задачи по кинематике, разбираемые в курсе элементарной физики, включают в себя задачи о равнопеременном прямолинейном движении одной или нескольких точек и задачи о криволинейном движении точки на плоскости.

Общие правила решения задач по кинематике

Сделать схематический чертеж, на котором следует, прежде всего, изобразить систему отсчета и указать траекторию движения точки. Удачно выбранная система координат может значительно упростить решение и сделать кинематические уравнения предельно простыми. Начало координат удобно совмещать с положением движущейся точки в начальный рассматриваемый момент времени, а оси направлять так, чтобы приходилось делать как можно меньше разложений векторов.
Установить связь между величинами, отмеченными на чертеже. При этом следует иметь в виду, что в уравнения скорости и перемещения входят все кинематические характеристики равнопеременного прямолинейного движения (скорость, ускорение, время, перемещение).
Составляя полную систему кинематических уравнений, описывающих движение точки, нужно записать в виде вспомогательных уравнений все дополнительные условия задачи, после чего, проверив число неизвестных в полученной системе уравнений, можно приступать к ее решению относительно искомых величин. Если неизвестных величин в уравнениях оказалось больше, то это может означать, что в процессе их определения, «лишние неизвестные» сократятся.
Составляя уравнения, необходимо следить за тем, чтобы начало отсчета времени было одинаковым для всех тел, участвующих в движении.
Решая задачи на движение тел, брошенных вертикально вверх, нужно обратить особое внимание на следующее. Уравнения скорости и перемещения для тела, брошенного вертикально вверх, дают общую зависимость скорости V и высоты h от времени t для всего времени движения тела.
Они справедливы (со знаком минус) не только для замедленного подъема вверх, но и для дальнейшего равноускоренного падения тела, поскольку движение тела после мгновенной остановки в верхней точке траектории происходит с прежним ускорением.
Под высотой h при этом всегда подразумевают перемещение движущейся точки по вертикали, т.е. ее координату в данный момент времени — расстояние от начала отсчета движения до точки.
Движение тел, брошенных под углом к горизонту, можно рассматривать как результат наложения двух одновременных прямолинейных движений по осям ОХ и OУ, направленных вдоль поверхности Земли и по нормали к ней.
Учитывая это, решение всех задач такого типа удобно начинать с разложения вектора скорости и ускорения по указанным осям и затем составлять кинематические уравнения движения для каждого направления.
Необходимо при этом иметь в виду, что тело, брошенное под углом к горизонту, при отсутствии сопротивления воздуха и небольшой начальной скорости летит по параболе и время движения по оси ОХ равно времени движения по оси OY, поскольку оба эти движения происходят одновременно.
Время падения тела в исходную точку равно времени его подъема на максимальную высоту, а скорость падения равна начальной скорости бросания.
Решение задач о движении точки по окружности принципиально ничем не отличается от решения задач о прямолинейном движений. Особенность состоит лишь в том, что здесь наряду с общими формулами кинематики приходится учитывать связь между угловыми и линейными характеристиками движения.

Решая приведенные ниже задачи, Вы сможете повторить основы кинематики.
—————————————————————————————————

—

Для решения задач Вам могут потребоваться таблицы
физических постоянных или кратных и дольных приставок к единицам физических величин

Механика.

Кинематика

1. Какому виду движения соответствует каждый график на рис.1? С какой скоростью двигалось тело, для которого зависимость пути от времени изображается графиками I, II, III? Записать уравнение движения для графиков I, II.

2. Какой физический смысл имеет точка пересечения графиков II и III на рис.1? Какой из графиков соответствует движению с большей скоростью? Можно ли по этим графикам определить траектории движения?

Рис.1

3. В безветренную погоду скорость приземления парашютиста V₁= 4 м/с. Какой будет скорость его приземления, если в горизональном направлении ветер дует со скоростью V₂= 3 м/с? Сделайте чертеж.

4. Автомобиль проходит первую половину пути со средней скоростью 70 км/ч, а вторую — со средней скоростью 30 км/ч. Определить среднюю скорость на всем пути.

5. По графику зависимости ускорения от времени (рис.2) определить, как двигалось тело от начала отсчета до конца 4-й секунды (участок АВ графика) и за промежуток времени, соответствующий участку ВС графика.

В какой момент времени тело имело максимальную скорость?
Чему она равна, если V₀ = 0?

Рис.2

6. При какой максимальной скорости самолеты могут приземляться на посадочную полосу аэродрома длиной 800 м при торможении с ускорением a₁= −2,7 м/с²? a₂= −5 м/с²?

7. Сигнальная ракета, запущенная вертикально вверх, вспыхнула через 6 с после запуска в наивысшей точке своей траектории. На какую высоту поднялась ракета? С какой начальной скоростью ее запустили?

8. Луна движется вокруг Земли по окружности радиусом 384 000 км с периодом 27 сут 7 ч 43 мин. Какова линейная скорость Луны? Каково центростремительное ускорение Луны к Земле?
—————————————————————————————————-

Механика.

Динамика

Основная задача динамики материальной точки состоит в том, чтобы найти законы движения точки, зная приложенные к ней силы, или, наоборот, по известным законам движения определить силы, действующие на материальную точку.

Общие правила решения задач по динамике

Характерная особенность решения задач механики о движении материальной точки, требующих применения законов Ньютона, состоит в следующем:

Сделать схематический чертеж и указать на нем все кинематические характеристики движения, о которых говорится в задаче. При этом, если возможно, обязательно проставить вектор ускорения.
Изобразить все силы, действующие на данное тело (материальную точку), в текущий (произвольный) момент времени.
Выражение «на тело действует сила» всегда означает, что данное тело взаимодействует с другим телом, в результате чего приобретает ускорение. Следовательно, к данному телу всегда приложено столько сил, сколько имеется других тел, с которыми оно взаимодействует
Расставляя силы, приложенные к телу, необходимо все время руководствоваться третьим законом Ньютона, помня, что силы могут действовать на это тело только со стороны каких-то других тел: со стороны Земли это будет сила тяжести , со стороны нити — сила натяжения , со стороны поверхности — силы нормальной реакции опоры и трения .
Полезно также иметь в виду и то обстоятельство, что для тел, расположенных вблизи поверхности Земли, надо учитывать только силу тяжести и силы, возникающие в местах непосредственного соприкосновения тел.
Силы притяжения, действующие между отдельными телами, настолько малы по сравнению с силой земного притяжения, что во всех задачах, где нет специальных оговорок, ими пренебрегают.
Говоря о движении какого-либо тела, например поезда, самолета, автомобиля и т. д., то под этим подразумевают движение материальной точки.
Материальную точку нужно при этом изображать отдельно от связей, заменив их действие силами. Связями в механике называют тела (нити, опоры, подставки и т.д.), ограничивающие свободу движения рассматриваемого тела.
Расставив силы, приложенные к материальной точке, необходимо составить основное уравнение динамики:
.
Далее, пользуясь правилом параллелограмма, определяют величину равнодействующей, выразив ее через заданные силы, и подставляют выражение для модуля равнодействующей в исходное уравнение.
В большинстве случаев, и особенно когда дается три и более сил, выгоднее поступать иначе: движение частицы (на плоскости) описывать двумя скалярными уравнениями. Для этого нужно разложить все силы, приложенные к частице, по линии скорости (касательной к траектории движения — оси ОХ) и по направлению, ей перпендикулярному (нормали к траектории — оси 0Y), найти проекции F_x и F_yсоставляющих сил по этим осям и затем составить основное уравнение динамики точки в проекциях:
,
где а_xи а_y— ускорения точки по осям.
Положительное направление осей удобно выбирать так, чтобы оно совпадало с направлением ускорения частицы. При указанном выборе осей легко установить, какие из приложенных сил (или их составляющие) влияют на величину вектора скорости, какие — на направление.
Само собой разумеется, что, если все силы действуют по одной прямой или по двум взаимно перпендикулярным направлениям, раскладывать их не надо и можно сразу записывать уравнение динамики в проекциях.
В случае прямолинейного движения материальной точки одно из ускорений (а_x или а_y) обычно равно нулю.
При наличии трения силу трения, входящую в уравнение динамики, нужно сразу же представить через коэффициент трения и силу нормального давления, если известно, что тело скользит по поверхности или находится на грани скольжения.
Составив основное уравнение динамики и, если можно, упростив его (проведя возможные сокращения), необходимо еще раз прочитать задачу и определить число неизвестных в уравнении. Если число неизвестных оказывается больше числа уравнений динамики, то недостающие соотношения между величинами, фигурирующими в задаче, составляют на основании формул кинематики, законов сохранения импульса и энергии.
После того как получена полная система уравнений, можно приступать к ее решению относительно искомого неизвестного.
Выписав числовые значения заданных величин в единицах одной системы, принятой для расчета, и подставив их в окончательную формулу, прежде чем делать арифметический подсчет, нужно проверить правильность решения методом сокращения наименований. В задачах динамики, особенно там, где ответ получается в виде сложной формулы, этого правила в начальной стадии обучения желательно придерживаться всегда, поскольку в этих задачах делают много ошибок.
Задачи на динамику движения материальной точки по окружности с равномерным движением точки по окружности решают только на основании законов Ньютона и формул кинематики с тем же порядком действий, о котором говорилось в пп. 1-7, но только уравнение второго закона динамики здесь нужно записывать в форме:

или

—————————————————————————————————-
Решая приведенные ниже задачи,
Вы сможете повторить основы динамики и законы сохранения импульса и энергии

1. На опускающегося парашютиста действует сила земного притяжения. Объясните, почему он движется равномерно.

2. Почему машинисту подъемного крана запрещается резко поднимать с места тяжелые грузы?

3. Вагонетка массой 500 кг движется под действием силы 100 Н. Определите ее ускорение.

4. Автобус массой 8000 кг едет по горизонтальному шоссе. Какая сила требуется
для сообщения ему ускорения 1,2 м/с²?

5. Два человека тянут за веревку в разные стороны с силой 90 Н каждый. Разорвется ли веревка, если она выдерживает натяжение до 120 Н?

6. На самолет, летящий в горизонтальном направлении, действует в направлении полета сила тяги двигателя F = 15000 Н, сила сопротивления воздуха F_C = 11000 Н и сила давления бокового ветра F_В = 3000 H, направленная под углом α = 90° к курсу. Найти равнодействующую этих сил. Какие еще силы действуют на самолет в полете и чему равна их равнодействующая?

7. Определите силу, с которой притягиваются друг к другу два корабля массой по 10⁷ кг каждый, находящиеся на расстоянии 500 м друг от друга.

8. Между всеми телами существует взаимное притяжение. Почему же мы наблюдаем притяжение тел к Земле и не замечаем взаимного тяготения окружающих нас предметов друг к другу?

9. Пружину детского пистолета сжали на 3 см. Определите возникшую в ней силу упругости, если жесткость пружины равна 700 Н/м.

10. Какой силой можно сдвинуть ящик массой 60 кг, если коэффициент трения между ним и полом равен 0,27? Сила действует под углом 30° к полу (горизонту).

11. Какую начальную скорость нужно сообщить сигнальной ракете, выпущенной под углом α = 45° к горизонту, чтобы она вспыхнула в наивысшей точке траектории, если запал ракеты горит t = 6 с?

12. Вычислить первую космическую скорость у поверхности Луны, если радиус Луны R= 1760 км, а ускорение свободного падения на Луне составляет 0,17 земного.
—————————————————————————————————-

Механика. Импульс, мощность, энергия

1. Пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, ударяется в преграду и останавливается. Чему равен импульс, полученный пулей от преграды? Куда он направлен?

2. Космический корабль массой 4800 кг двигался по орбите со скоростью 8000 м/с. При торможении из него тормозными двигателями было выброшено 500 кг продуктов сгорания со скоростью 800 м/с относительно его корпуса в направлении движения. Определите скорость корабля после торможения.

3. Снаряд, летевший горизонтально со скоростью 480 м/с, разорвался на два осколка равной массы. Один осколок полетел вертикально вверх со скоростью 400 м/с относительно Земли. Определите скорость второго осколка.

4. Охотник, плывя по озеру на легкой надувной лодке, стреляет в уток. Какую скорость приобретает лодка в момент выстрела из двух стволов ружья (дуплетом)? Масса охотника с лодкой и ружьем 80 кг, масса пороха и дроби в одном патроне 40 г, начальная скорость дроби 320 м/с, ствол ружья во время выстрела направлен под углом 60° к горизонту.

5. Стоящий на коньках человек массой 60 кг ловит мяч массой 500 грамм, летящий горизонтально со скоростью 72 км/ч, определите расстояние на которое откатится при этом человек, если коэффициент трения 0,05.

Решение:

6. Самолет должен иметь для взлета скорость 25 м/с. Длина пробега по полосе аэродрома составляет 100 м. Какую мощность должны развивать двигатели при взлете, если масса самолета 1000 кг и сопротивление движению равно 200 Н?

7. Футбольный мяч массой 400 г падает на Землю с высоты 6 м и отскакивает на высоту 2,4 м. Какое количество механической энергии мяча превращается в другие виды энергии?

8. Автомобиль массой 5000 кг при движении в горной местности поднялся на высоту 400 м над уровнем моря. Определите потенциальную энергию автомобиля относительно уровня моря.

9. Перед загрузкой в плавильную печь чугунный металлолом измельчают ударами падающего бойка молота массой 6000 кг. Определите полную энергию в нижней точке при падении бойка с высоты 9 м. Сравните ее с полной энергией, которую имеет боек, пройдя при падении 5 м.

10. Самолет массой 1000 кг летит горизонтально на высоте 1200 м со скоростью 50 м/с. При выключенном двигателе самолет планирует и приземляется со скоростью 25 м/с. Определите силу сопротивления воздуха при спуске, считая длину спуска равной 8 км.

11. Достаточна ли мощность электродвигателя токарного станка 1А62 (7,8 кВт) для обработки детали со скоростью резания 5 м/с, если сопротивление металла резанию составляет 600 Н? КПД станка 0,75.

12. Автомобиль, мощность двигателя которого 50 кВт, движется по горизонтальному шоссе. Масса автомобиля 1250 кг. Сопротивление движению равно 1225 Н. Какую максимальную скорость может развить автомобиль?

13. При формировании железнодорожного состава происходят соударения вагонов буферами. Пружины двух буферов вагона сжались при ударе на 10 см каждая. Определите работу сжатия пружин, если коэффициент их жесткости равен 5·10⁶ Н/м.
—————————————————————————————————-

вернуться на стр.

«Основные законы механики» • «Физика»

вернуться к методике решения задач

источники:

Балаш В.А. «Задачи по физике и методы их решения». Пособие для учителей. М., Просвещение, 1974.

Гончаренко С.У., Воловик П.Н. «Физика». Учебное пособие для 10 кл. вечерней (сменной) средн. шк. и самообразования М., Просвещение, 1989.

Гладкова Р.А., Добронравов В.Е., Жданов Л.С., Цодиков Ф.С. «Сборник задач и вопросов по физике» для сред. спец. уч. заведений М., 1975.

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

Ежегодно Институт образовательных технологий при Открытом университете Великобритании публикует доклад о десяти самых важных трендах в образовании.

По мнению авторов исследования, эти тенденции уже заметны и в будущем могут серьёзно повлиять на мировую систему образования, поэтому заслуживают пристального внимания.

Как эти тренды будут реализованы на постсоветском пространстве и какой отклик они найдут у учащихся? Об этом на международной образовательной конференции Global Impact Conference рассказала Диана Королёва, заведующая лабораторией инноваций в образовании при российской Высшей школе экономики.

Тренд 1. Гибридное обучение

В чём суть. Учащиеся чередуют очные занятия с онлайн-уроками.

Проблемы, выявленные ВШЭ:

Не везде есть соответствующая инфраструктура.
Учителя не умеют работать в онлайн-форматах.

Чтобы применять гибридное обучение, должна поменяться методика преподавания. Педагогам нужно будет научиться управлять вниманием учеников и по-новому выстраивать занятия.

Лекцию по видеосвязи нельзя считать гибридным обучением. Это должна быть не просто цифровизация, когда мы переносим обычные классные занятия в онлайн-формат, а трансформация всего образовательного процесса. Иначе на уроках будет «говорящая голова» учителя по видео и зевающие ученики.

Тренд 2. Образовательные курсы вместо поступления в вузы

В чём суть. Сегодня не все готовы инвестировать в университетское образование. Вместо этого люди всё чаще выбирают краткосрочные курсы, которые позволяют им быстро получить новые знания, чтобы трудоустроиться или повысить свою квалификацию. Это уже давно распространено в программировании, юриспруденции или психологии. Такая тенденция будет распространяться и на другие сферы.

Проблемы:

Курсы не смогут заменить долгосрочное образование.
Выбор курсов большой, поэтому сложно найти нужный, полезный и тот, который впечатлит работодателя.
Не все умеют планировать своё время. Есть вероятность начать несколько разных курсов и не закончить ни один.

Тренд 3. Совмещение учёбы с практикой

В чём суть. Студенты учатся и одновременно работают на предприятиях или в компаниях по их специализации, чтобы не отставать от всё время меняющихся технологий.

Проблемы:

В исследовании ВШЭ отмечается, что не все педагоги готовы к такому формату. Одно дело прочитать теоретическую лекцию и спокойно уйти домой, другое – быть постоянно на связи со студентами и менять подход к образованию.
Не у всех работодателей есть желание учить студентов. Чаще этот тренд распространён в сфере IT – там, где компании знают, что студенты пойдут работать именно к ним.

Тренд 4. Обучение с помощью инфлюенсеров

В чём суть. В последнее время многие блогеры и инфлюенсеры стали предлагать образовательный контент. Это могут быть подкасты о маркетинге или видео в Youtube о законах физики. Они размывают грань между обучением и развлечением, что очень нравится людям.

Проблема: качество такого контента не всегда высокое.

Перспективы: если талантливые учителя научатся использовать соцсети и инструменты инфлюенсеров, они смогут привлечь к себе больше учащихся, сделать процесс обучения доступным и интересным для нового поколения. Это повысит статус учителя, к которому сейчас ученики не всегда относятся с уважением и восхищением, предположили в ВШЭ.

Тренд 5. Индивидуальные образовательные программы

В чём суть. Учащийся сам планирует свою образовательную траекторию – ставит себе цель, выбирает для её достижения дисциплины из списка, в какой последовательности их изучать и с каким темпом, даёт оценку своим результатам.

Это часто практикуется в вузах, но применимо и в школах. К примеру, детям могут на выбор дать задания разной сложности, проекты под их интересы, элективы или темы для изучения (какое произведение из выбранных хотите прочесть?), чтобы лучше раскрыть потенциал и талант ребёнка.

Проблема: когда каждый студент формирует свою уникальную траекторию, сложнее сравнивать уровень знаний учащихся и оценивать их.

Тренд 6. Повышение психологической грамотности учащихся

В чём суть. В школах и вузах вводятся предметы или темы, которые повышают психологическую грамотность учеников, обучают их основам самодиагностики и самопомощи, а также рассказывают, где и когда можно получить помощь.

Проблемы:

обращение к психологу у нас до сих пор считается чем-то постыдным;
низкое качество подготовки школьных психологов;
отсутствие какой-либо психологической помощи учителям.

Тренд 7. Учёт домашней среды во время обучения

В чём суть. При выстраивании образовательного процесса учитель задумывается о том, как обстоят дела в семье ученика, с какими проблемами он сталкивается дома, чему его там учат.

Например, если он знает, что у ребёнка нет родителя, а на уроке будет обсуждаться тема семьи, учитель может скорректировать урок таким образом, чтобы ребёнку было более комфортно.

Или педагог, зная что ученик испытывает дома какую-то проблему (например, плохие отношения с родителями), может затронуть подобную тему на уроке, чтобы помочь ребёнку справиться с ней.

Проблемы:

нельзя сделать этот процесс персонализированным, учителя могут видеть только общую картину своего класса;
такие методы обучения должны быть выполнены профессионально, иначе это психологически небезопасно;
активное вмешательство школы в семейное пространство может навредить отношениям между учениками, родителями и учителями;
у учеников может появиться чувство, что за ними следят или нарушают их личные границы.

Тренд 8. Совместный просмотр видео

В чём суть. Учащиеся вместе смотрят видео, участвуют в его обсуждении, делятся мнениями, отвечают на вопросы. Это позволяет развить образную грамотность учащегося и развить его коммуникативные навыки.

Возможен и такой формат, когда фильм предлагают посмотреть заранее, в удобное для учащегося время, а потом собраться вместе и обсудить.

Проблемы:

Ученик при таком подходе остаётся пассивным. Для развития творческих навыков и критического мышления полезнее будет совместное создание видео или подбор видеоматериалов учеником, считают в ВШЭ.
Ученики часто отвлекаются, поэтому для учёбы удобнее смотреть короткие видео под конкретные цели.
Не все учителя могут правильно использовать кинопросмотр и выстраивать диалог для обсуждения увиденного.

Тренд 9. Обсуждение острых тем и своих эмоций

В чём суть. Когда учитель на уроках обсуждает с учащимися деликатные темы, вроде социального неравенства, дискриминации, школьной травли, ученики могут открыто говорить о своих чувствах. Вместе с педагогом они стараются исследовать и критически осмысливать эти негативные эмоции, чтобы потом корректировать своё поведение.

Проблемы:

Дети у нас не привыкли делиться эмоциями, раскрываться перед учителем и другими детьми, и подобного рода обсуждения могут делать их достаточно уязвимым в коллективе.
Без специальной подготовки обсуждение тем социального неравенства, угнетения и так далее может носить популистский характер и выражать личное мнение педагога, без реальной педагогической составляющей и психологической помощи ученикам, отмечается в докладе ВШЭ.

Тренд 10. Обучение во время прогулок

В чём суть. Родители всё больше обеспокоены тем, что их дети ведут сидячий образ жизни и мало общаются со сверстниками. Поэтому приобретают актуальность прогулки на воздухе, походы и экскурсии вместо обычных занятий в классе.

Проблема: подходит не для всех предметов. Если это урок экологии или истории искусства, то это работает. Но в остальных случаях практически не применяется.

Выводы: в сфере образования стали появляться тренды, которые нацелены на улучшение психологического здоровья учеников и решение социальных конфликтов. На постсоветском пространстве это не очень развито, и есть множество проблем, которые нужно решить, чтобы внедрить такие новшества.

По мнению экспертов из ВШЭ, развитие получат гибридное обучение, совмещение учёбы и практики, всевозможные курсы и проектирование собственного образовательного пути.

Источник: https://informburo.kz

Физика: Не паникуйте! 10 шагов к решению (большинства) физических задач

Физика: не паникуйте! 10 шагов к решению (большинства) физических задач

Опубликовано: 6 октября 2010 г.

Автор Мориэль Шоттлендер

Категории: Аналитические статьи, физика, учебные пособия

В этом семестре я начала заниматься репетиторством в физико-математическом учебном центре. Я единственный «чистый» репетитор по физике — остальные репетиторы — математики или инженеры, которые очень хорошо разбираются в математике (правда, они все очень классные). Однако большинство из них уклоняются от задач по физике, позволяя мне — и горстке других репетиторов — заниматься этим страшным предметом.

Вообще кажется, что физика имеет ауру, которая пугает людей еще до того, как они начинают решать задачу. Это начинается с очень простой физики, но продолжается с материалом более высокого уровня. Разница, похоже, в том, что только те, кто любит физику и находит хороший способ с ней справиться, остаются, чтобы иметь дело с вещами более высокого уровня.

Физика и большинство естественных наук могут быть очень сложными. Описание нашего мира не всегда интуитивно понятно и иногда требует очень продвинутого математического и концептуального понимания. Это может объяснить, почему не все выбирают карьеру физика. Ну и зарплата.

В базовой физике — материале, изучаемом в старших классах и университетских курсах начального уровня — методология проста. Не нужно паниковать. Довольно часто именно паника мешает студентам внимательно относиться к предмету и получать максимальную отдачу от этих курсов.

Имея опыт репетиторства (и прохождения) занятий по физике начального уровня, я разработал несколько основных правил, которые помогут вам справиться с проблемами. Это поможет, если проблема в домашнем задании или на экзамене. Мы пройдемся по ним сейчас.

1. Не паникуйте.

Звучит очевидно, правда? И все же, это сложнее, чем кажется. Вы смотрите на вопрос, и предложения угрожающе вырисовываются перед вами, запутывая вас до бесконечности. Вы понятия не имеете, с чего начать, даже если знаете основные понятия. Чьи машины едут в каком направлении? Какая волна распространяется по струне? Помоги мне, думаешь ты с ужасом. Помоги мне…!

Настало время сделать глубокий вдох, закрыть глаза и сосчитать до пяти.

В физике более низкого уровня большинство вопросов можно решить с помощью простых формул. Пока вы помните эти формулы, вы находитесь на большей части пути к ответу. С этого момента единственное, на чем вам нужно сосредоточиться, — это преобразование ужасного, запутанного куска текста в читаемые биты, которые вписываются в ваши формулы. Вы можете сделать это.

2. Попытайтесь понять ситуацию

Что происходит в этой задаче? Это мяч, свободно падающий с какой-то высоты? Это скорость Супермена, когда он летит, чтобы спасти Лоис Лейн на определенном расстоянии? Или, может быть, это вопрос о магнетизме? Электричество?

Сначала выясните контекст. Вам не нужно разбираться во всех мелких деталях, но как только вы узнаете, с чем имеете дело в целом, вы будете знать, как сформулировать свой ответ и какие уравнения использовать.

3. Внимательно прочитайте вопрос

Итак, теперь вы понимаете физическую ситуацию и знаете, к какому предмету относится этот вопрос (или к нескольким предметам). Теперь прочитайте вопрос еще раз и убедитесь, что вы четко понимаете, что он на самом деле требует от вас найти. В задаче того же типа — скажем, в прыгающем мяче — вас могут попросить найти начальную скорость, максимальную высоту или угол броска. Для каждого из них потребуется немного другая стратегия. Убедитесь, что вы знаете, что вам нужно делать.

Еще один хороший совет, который следует помнить на данном этапе, заключается в том, что формулировка многих физических задач содержит очень важную информацию. Например, автомобиль, трогающийся с места, означает, что ваша начальная скорость равна нулю. Два объекта, падающие из окна, могут вести себя по-разному, если они оба прикреплены друг к другу.

Внимательно прочитайте вопрос, сейчас не время бегло просматривать. Убедитесь, что вы не пропустите важную информацию.

4. Организуйте информацию

Задачи Word сбивают с толку только потому, что они скрывают в себе реальные переменные. Иногда вам будет предоставлена дополнительная информация, которая вам на самом деле не понадобится. В других случаях будут переменные, цель которых раскрывается в более поздней части вопроса.

Например, если в вопросе есть автомобиль, который начинает двигаться из состояния покоя и за 5 минут достигает скорости 20 км/ч, вы должны записать основные переменные следующим образом:

v(начальная) = 0 км/ч
t(окончание) = 5 минут
v(конечная) = 20 км/ч
а = ?

Сделайте это со всей информацией, которую вы получите из вопроса. Это поможет вам ясно увидеть переменные перед вами, найти правильное уравнение для использования и увидеть, что вы упускаете. Это также сделает исходный, запутанный текст ненужным. Если вы систематизируете информацию, ваш мозг сможет заниматься реальной физикой вместо понимания прочитанного.

5. Нарисуйте сцену

В физике рисование действительно может упростить задачу. Например, получение визуального представления о вашей системе отсчета или о разнице между верхом (положительным) и нижним (отрицательным) может означать разницу между правильным ответом и неправильным.

Вам не обязательно хорошо рисовать. Нарисуйте грубую схему в зависимости от ситуации. Стрелки — ваши друзья в вопросах физики — они показывают, в каком направлении движется объект или какова возможная сумма приложенных к нему сил. Они организуют информацию для вас. Используй их.

Некоторые вопросы уже приходят с чертежом — используйте его! Вопросы о силах, например, лучше всего решать с помощью схемы, и вы можете упустить важную информацию, которую сразу не увидите, если не зарисуете ее.

Давай, Пикассо, приложи все усилия и переходи к следующему шагу.

6. Проверка блоков

Иногда ваш профессор будет проверять ваши навыки преобразования единиц измерения. Это неспроста — в физике (и науке в целом) единицы измерения имеют решающее значение. Вы должны убедиться, что ваши единицы измерения одинаковы на протяжении всего упражнения, иначе формулы не будут работать. Если вы умножите скорость на время, вы получите расстояние (при постоянном ускорении), но если автомобиль двигался со скоростью 10 км в час в течение 5 минут, умножение 10 на 5 не даст вам правильного ответа. Скорее, вам нужно будет либо преобразовать километры в час в километры в минуту, либо (что, вероятно, проще) преобразовать 5 минут в единицы часов.

Лучше всего это делать с помощью дробей, но существует достаточно руководств по преобразованию единиц измерения, объясняющих эту концепцию. Не паникуйте, делайте это осторожно, и вы получите правильные значения.

Если мы продолжим наш пример из предыдущей части, мы должны преобразовать t(final) из минут в часы. Это не так сложно сделать:

\(5 \text{ минут} * \frac{1 \text{ час}}{60 \text{ минут}} = \frac{1}{12} \text{ час}\)

(Посмотрите, как единицы «минуты» сокращаются с единицами «минут» в знаменателе, оставляя единицы «часы» с окончательным ответом? Это отличный способ проверить правильность вашего преобразования)

Теперь, когда все ваши переменные указаны в правильных единицах, вы можете продолжить решение вопроса.

7. Рассмотрите свои формулы

Это верно для большинства вопросов по физике и абсолютно верно для более низкого уровня физики. Как студент, изучающий основы физики, вы не должны заново изобретать колесо или даже понимать, как оно вообще было изобретено. Ожидается, что вы будете понимать концепции и использовать доступные вам инструменты.

Самым важным из этих инструментов являются формулы.

Некоторые профессора потребуют, чтобы вы запомнили соответствующие формулы, а другие дадут вам «шпаргалку». В любом случае, у вас есть то, что вам нужно. Запоминание может показаться ужасным, но большинству предметов физики не нужно запоминать так много уравнений. Я помню, как проходил продвинутый курс электромагнетизма, где мне нужно было запомнить около 20 различных формул. Сначала это казалось ужасным, и я продолжал запоминать их неправильно. Однако чем больше вы используете формулы и чем больше вы понимаете, что они означают, и — если вы достаточно внимательно относитесь к проверке — откуда они взялись, тем легче вам становится их запомнить.

Разложите свои формулы перед собой. Если у вас есть шпаргалка, выровняйте ее рядом с вашими переменными. Какую формулу можно заполнить, оставив наименьшее количество пропущенных переменных? Какая формула поможет вам решить вопрос?

Видишь? Используй это.

Но подождите, какую формулу мне использовать?!

Вы смотрите на свою таблицу формул, и у вас есть три разных формулы, отмеченных под темой задачи. Как узнать какой использовать?? Естественно, вы снова начинаете паниковать.

Не паникуйте.

Физические уравнения не просто приземлились на ученых с неба, все они красиво завернуты в математические формулировки. Они являются производными от физических свойств, и все они взаимосвязаны. В большинстве физических задач существует более одного способа найти решение, что часто означает, что может работать более одного уравнения. На самом деле, в подавляющем большинстве вопросов, независимо от того, какое уравнение вы используете — при условии, что оно имеет отношение к предмету, и что вы вводите правильные переменные — вы найдете решение.

Способ узнать, какое уравнение использовать, зависит от двух основных моментов: переменных, данных вам в уравнении, и вашего опыта. Чем больше проблем вы решите, тем больше вы будете знакомы со стратегиями выбора правильной формулы. Но пока этого не произошло, ищите формулу, в которой есть переменная, которую вы уже знаете (из вашего списка переменных), и которая связывает ее с одной переменной, которой вам не хватает. Если у вас есть две недостающие переменные, вам, скорее всего, понадобятся два уравнения.

Притормози, просмотри свой список переменных и найди нужные. Это как головоломка, и чем больше вы ее делаете, тем лучше у вас получается.

8. Решить

У вас есть свои переменные, у вас есть свой эскиз, вы знаете, что происходит — подключите, решите и получите ответ.

Просто помните: вам может понадобиться решить относительно длинное уравнение, а иногда и два (или больше). Не забывайте о своей цели. Продолжайте просматривать список переменных. 2 единиц, вы допустили ошибку. Если ваш вопрос требует минут, а ваш ответ в секундах, вы пропустили шаг.

Внимательно прочитайте инструкции и проверьте свой метод. Это действительно важно.

10. Практика. Упражняться. Упражняться.

Да, да, да, ты сейчас думаешь про себя, держу пари. Все говорят это. Практика делает совершенным. Практикуйтесь, чтобы стать лучше. Как.. очевидно.

Но многим ученикам это не кажется очевидным.

Иногда я получаю изумленные взгляды студентов, которых я обучаю, когда я придумываю идеальный способ решения вопроса, на который они потратили полчаса, пытаясь решить. — Я бы никогда не подумал об этом! — восклицают они в благоговении перед моей гениальностью. Что ж, как бы моему эго ни хотелось принять этот комплимент, я не гений. Причина, по которой я быстро вижу решение, обычно заключается в том, что у меня есть опыт — я задавал так много вопросов, что уже предчувствую, какой метод, скорее всего, сработает лучше всего.

Я всегда прав? Конечно нет. Иногда я начинаю с одного метода и обнаруживаю, что это неправильный путь. Но эти «ошибки» служат только для того, чтобы научить вас подходить к различным наборам вопросов. Чем больше вы их делаете, тем меньше времени требуется вам, чтобы распознать действительно эффективный способ их решения.

Все дело в опыте. Не паникуйте и не сдавайтесь. Физика менее сложна, чем вы думаете (в большинстве случаев).

Итак, мы попытались разработать метод решения проблем общей физики. Давайте посмотрим, как это работает на практике, выбрав пример вопроса, который я взял из этого онлайн-документа. 92 (трением можно пренебречь) под каким углом к горизонтали тянет человека?

Стратегия

Не паникуйте.
Попробуй разобраться в ситуации
В данном случае все довольно просто. Мужчина тянет коробку на полу, только тянет ее под углом. Ящик движется с ускорением вперед. Поскольку нам говорят только об ускорении вперед, нам нужно будет рассмотреть горизонтальные силы (или горизонтальную проекцию) — вертикальная проекция пока не имеет отношения к этой проблеме. 92

Эскиз сцены
В этом случае в исходном документе уже есть рисунок, но я намеренно его не включил. Попробуйте нарисовать его самостоятельно. У нас есть ящик, сила тянет его под углом. Вот так:
Теперь мы можем видеть, что мы ожидаем найти, и что у нас уже есть.

Verify Units
Все наши блоки подходят для этого случая. Нет необходимости в преобразованиях.

Рассмотрите свои формулы
Вот основные формулы, которые имеют дело с базовыми силами:

Ф=ма
\(F_{\text{x}}=F cos(\theta)\)
\(F_{\text{y}}=F sin(\theta)\)

Формулы №2 и №3 представляют собой деконструкцию вектора силы (если вы не знаете, что это значит, вам следует просмотреть материал) – это формулы, связывающие силу (которую мы знаем) с углом (что мы хотим узнать)

Решить
Помните нашу часть «Понимание проблемы»? Мы сказали там, что, поскольку ускорение направлено по горизонтали, нам нужно будет рассмотреть горизонтальную силу или проекцию этой силы.

И мы знаем, что F=ma, что означает, что ускорение является прямым результатом действия силы. Какова тогда сила, действующая на коробку? 9{-1}(\frac{7}{8})\)

\(\theta=28.96\) Это наш ответ.

Подтвердите свои результаты
Что ж, давайте задумаемся об этом на мгновение. Человек тянет веревку под углом. Но проекция (35 Н) не слишком далека от фактической силы, которую он использует (40 Н) — тогда вполне логично, что угол будет относительно небольшим — даже меньше 45 градусов.

Пссс… Вы сделали это!

Не позволяйте предмету увлечь вас еще до того, как вы приступите к нему. Физика кажется ужасно сложной, но большинство ее вопросов базового уровня похожи — как только вы поймете концепцию, вы получите и решение.

Итак, подытожим:

Не паникуйте.
Постарайтесь разобраться в ситуации.
Внимательно прочитайте вопрос.
Организуйте информацию.
Нарисуйте сцену.
Проверка единиц.
Подумайте о своих формулах.
Решить.
Проверьте свои результаты.
Практика. Упражняться. Упражняться.

Есть. Это было не так уж плохо, не так ли?

Это опыт, уверенность и организованность. Хорошо изучите материал, чтобы понять концепции (даже если вы ненавидите математику) и понять уравнения, которые вам нужно использовать. Решайте задачи терпеливо и организованно, и вы увидите, как вдруг станете хороши в физике. Может быть, даже очень хорошо. Черт возьми, может быть, вы сделаете это своей специальностью в университете!

У вас есть еще какие-нибудь советы о том, как подходить к вопросам физики? Вы сталкиваетесь с проблемами регулярно с определенными типами проблем? Добавьте свой вклад в комментарии!

UnintentonalChaos за невероятную помощь в редактировании.
Дэниел Грррррррррррррррррренберг, за его (как всегда) зоркий взгляд и дельный совет.
Тоби за указание на окончательные исправления, хотя она не очень любит физику (никто не идеален).
Изображение предоставлено RLHyde из Flickr.

два больших сочных стейка

Решение задач по механике — GeeksforGeeks

Наверное, все уже слышали о законах движения Ньютона. Эти законы помогут вам в решении механических проблем. Как правило, задача механики не включает множество сил, действующих на один элемент. Наоборот, речь идет о совокупности многих тел, действующих друг на друга в дополнение к гравитационному притяжению. В этом посте мы рассмотрим различные стратегии решения механических проблем.

Пытаясь решить задачу по механике, имейте в виду, что вы можете выбрать любую часть сборки и применить законы движения к этой части. Все, что вам нужно сделать, это учесть все силы, действующие на «выбранную деталь» в результате оставшихся частей сборки. Для простоты мы называем выбранный компонент сборки «системой», а оставшуюся часть — «окружающей средой». . Если суммарная внешняя сила, действующая на тело, равна нулю, его ускорение равно нулю. Ускорение может быть ненулевым, только если на тело действует результирующая внешняя сила.

Σ F = 0

⇒ dv/dt = 0

, где F — сила (сумма F означает приложенную результирующую силу), а v — скорость объекта.

Применение первого закона Ньютона:

Объект, брошенный в космическое пространство, движется с нулевым ускорением в том же направлении до тех пор, пока какой-либо другой внешний объект не ударит его с некоторой силой.
Книга, лежащая на столе, остается в покое, пока на нее не действует результирующая сила.
Марафонец продолжает бежать на несколько метров дальше финиша из-за инерции.

Второй закон движения Ньютона

Этот закон также известен как закон импульса. Скорость изменения количества движения тела прямо пропорциональна приложенной силе и происходит в том направлении, в котором действует сила.

F = dp/dt

где dp — изменение импульса относительно изменения во времени dt.

Применение второго закона Ньютона:

В супермаркете легче толкать пустую тележку, чем загруженную. Большая масса требует большей мощности для ускорения.
Объект, падающий с определенной высоты, испытывает увеличение ускорения из-за приложенной силы гравитации.

Третий закон движения Ньютона

Этот закон также известен как закон действия и противодействия. Всякий раз, когда один объект оказывает силу на другой объект, второй объект оказывает равную и противоположную силу на первый.

F _A = -F _B

F ₁₂ = F ₂₁

Action-Reaction force

Applications of Newton’s Third Law of Motion:

When we потяните за резинку, она автоматически вернется в исходное положение. Действие (приложенная сила) запасается в виде энергии и высвобождается в виде реакции с равной и противоположной силой.
При запуске ракеты сила выходящих горящих газов (действие) оказывает на ракету равную и противоположную силу (реакция), и она движется вверх.

Инерция

На практике частица не меняет своего состояния покоя или равномерного движения вдоль прямой линии, если ее не заставить сделать это. Эта тенденция частицы не изменять своего состояния покоя или состояния равномерного движения вдоль прямой линии, если только это состояние не изменяется внешней силой, называется инерцией.

Масса – это величина, зависящая исключительно от инерции объекта. Чем больше инерция у объекта, тем больше у него масса. Чем больше масса частицы, тем меньше ускорение и, следовательно, больше инерция.

Трение

Свойство, препятствующее относительному движению тела по поверхности другого тела, называется трением.

F = μ N

где μ — коэффициент трения, а N — нормальная сила.

напр.

При ходьбе трение между землей и обувью предотвращает скольжение.
Без трения движение не может быть обеспечено ремнями от двигателя к машине.

Прежде чем приступить к изучению закона движения Ньютона, связанного с какой-либо проблемой. Вы должны иметь сильную руку во всех понятиях, связанных с ним. Физика – это предмет, который помогает нам познавать мир. Вы должны изучать физику, поскольку вы помогаете себе понять, как различные явления происходят в мире. Самый сокровенный секрет закона движения Ньютона — это диаграмма свободного тела (FBD), которая может помочь вам очень легко решить проблемы.

Пример диаграммы свободного тела (FBD)

Примеры вопросов

Вопрос 1: Пассажир, который разговаривает по телефону, сидя в поезде, идущем со скоростью 100 км/ч, случайно выронил свой телефон из окна. Пренебрегая трением о воздух, какова горизонтальная скорость мобильного телефона непосредственно перед тем, как он упадет на землю?

Ответ:

Согласно первому закону движения Ньютона движущийся объект стремится оставаться в движении до тех пор, пока на него не действует какая-либо внешняя сила. Поскольку на объект (мобильный телефон) не действует трение воздуха, замедляющее объект в горизонтальном направлении после того, как он падает с поезда, а ускорение под действием силы тяжести будет влиять только в вертикальном направлении. Таким образом, горизонтальная скорость мобильного телефона непосредственно перед ударом о землю будет примерно 100 км/ч.

Вопрос 2: Какая результирующая сила необходима, чтобы заставить мяч массой 1,5 кг двигаться с постоянной скоростью 40 м/с?

Ответ:

Согласно первому закону Ньютона каждое тело продолжает находиться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока не перестанет действовать какая-либо внешняя сила.
Если суммарная внешняя сила, действующая на тело, равна нулю, его ускорение равно нулю. Следовательно, необходимая сила также равна нулю. Следовательно, необходимая чистая сила равна 0 Н, чтобы мяч продолжал двигаться с постоянной скоростью 40 м/с.

Вопрос 3: Космический корабль массой 2000 кг движется в пространстве с постоянной скоростью 1200 м/с. Какова результирующая сила, действующая на космический корабль (на космический корабль не действует сила тяжести).

Ответ:

Первый закон движения Ньютона гласит, что объект остается в движении до тех пор, пока на него не действует какая-либо внешняя сила. В пространстве существует вакуум и нет внешнего сопротивления воздуха. Следовательно, космический корабль будет двигаться с постоянной скоростью 1200 м/с с нулевым ускорением.
С момента, m = масса космического корабля = 2000 кг
a = ускорение космического корабля = 0
∑f = M × A
= 2000 × 0
= 0 N
Отсутствие, чистая сила действует на космический корабль 0 N.

Вопрос 4: Что понимается под статическим и кинетическим трением?

Ответ:

Сопротивление, с которым сталкивается тело в статическом состоянии при стремлении двигаться под действием внешней силы, называется трением покоя. При трении покоя сила трения сопротивляется силе, приложенной к объекту, и объект остается в покое до тех пор, пока сила трения покоя не будет преодолена. Обозначается как μ _с .
Сопротивление, с которым сталкивается скользящее тело по поверхности, известно как кинетическое трение. Кинетическое трение обозначается как μ _k . Кинетическое трение определяется как сила, действующая между движущимися поверхностями. На тело, движущееся по поверхности, действует сила, направленная против его движения. Величина силы будет зависеть от коэффициента кинетического трения между двумя материалами.

Вопрос 5: Если автомобиль массой 200 кг движется с ускорением 5 м/с ² , тогда какой будет полезная сила автомобиля?

Answer:

Given that,
Mass of a car = M _c = 200 kg
Acceleration of a car = a _c =5 m/s ²
Using formula F = M _C × A
= 200 × 5
= 1000 N
Следовательно, чистая сила 1000 N.

Вопрос 6: Бэттер отбивает мяч прямо в направлении игрока со скоростью 20 м/с, а начальная скорость мяча 12 м/с. Если масса мяча 0,10 кг. Определить изменение импульса мяча.

Ответ:

Учитывая, что
Начальная скорость мяча = 12 м/с
Конечная скорость мяча = 20 м/с
Изменение массы мяча = 0,020 кг 9 дюймов 9 импульс = конечный импульс – начальный импульс
= M × V2-M × V1
= 0,10 × 20-(-0,10 × 12) (мяч снова находится в направлении от игрока с битой до боулера)
= 3,2 N.S
С. 3,2 Н.с.

Вопрос 7: Во время тренировки, полицейский выстрелил пулей из своего пистолета в деревянный брусок, сейчас пуля массой 10 г движется со скоростью 400 м/с, проникает на 4 см в деревянный брусок и останавливается. Предполагая, что сила, действующая на деревянный брусок, равномерна, найти величину силы?

Решение:

Учитывая, что
Масса пули = M _b = 10 г = 0,010 кг
Проникновение пули до остановки = m = s0 = 4 см.
Начальная скорость пули = V _i ^{=400 м/с}
Конечная скорость пули = V _f = 0 м/с
Здесь на деревянный брусок действует сила, противоположная направлению скорости, поэтому эта сила вызывает замедление. Следовательно, a – замедление в этом случае (-a)
. Используя уравнение кинематики,
(V _f ) ² = (V _i ) ² + 2as ——(1)
= (400) ² – 2 × а × 0,04
а = ( (400) ² – 0 ) / 2 × 0.04
= 160000 / 0.08
= 2000000
The force on the bullet = M _b × a
= 0.01 × 2000000
= 20000 N

Вопрос 8: Ящик массой 100 кг ставится на пол с некоторой силой, воздействующей на пол. Определите, с какой силой пол действует на коробку? (Здесь g= 90,81 м/с ² ).

Ответ:

Согласно третьему закону Ньютона движение есть равное и противоположное противодействие. Следовательно, сила, с которой пол действует на ящик, будет равна весу ящика.
Учитывая, что
Масса ящика = M = 100 кг.
вес коробки = M × g
= 100 × 9,81
81 N
Этот отрицательный знак указывает на то, что сила, приложенная к полу, направлена в противоположном направлении по отношению к силе, приложенной коробкой.
Следовательно, сила, приложенная к полу, равна 981 Н.

Вопрос 9: Дайте определение инерции покоя, движения , и направления?

Ответ:

Характеристика материи, которая позволяет ей оставаться в текущем состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока она не будет нарушена внешней силой, называется инерцией.