2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 задача по механике
Сообщение26.03.2008, 12:51 


14/10/07
234
Тело m=1кг скользит без трения по гладкому горизонтальному столу и въезжает на подвижную горку массы M=5кг. Высота горки H=1.2м. Трение между горкой и столом отсутствует. Найти конечные скорости тела и горки. Начальная скорость тела
$   v_0=5 $ м/с. Подскажите с чего надо начать?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение26.03.2008, 13:33 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/01/06
1037
С закона сохранения импульса. Надо всего лишь выписать этот закон, а дальше все станет ясно. Сформулируйте этот закон здесь.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение26.03.2008, 14:40 
Заблокирован


16/03/06

932
Еще не забыть про закон сохранения энергии. Проверить - не перепрыгнет ли тело через горку ( высота для того дана).
А конечные скорости, как сказано выше, можно найти через закон сохранения импульса, используя представление об относительной скорости в инерциальной системе ( соотношение относительных скоростей будет 5/1 (обратное соотношению масс), к скорости второй прибавим 1, от сорости первой отнимем 1, получится соотношение абс. скоростей 4/2)). Первоначаьная скорость первого принята за 1, но она равна 5 м/с. Проверить. чтобы вектроная сумма импульсов сохранилась.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение27.03.2008, 20:18 


22/03/08
60
Самара
Цитата:
...въезжает на подвижную горку массы M=5кг. Высота горки H=1.2м. Трение между горкой и...

И что далее? останавливается относительно горки и вместе сней продолжает движение.
Тогда кин энергия тела m равна сумме потенциальной энергии тела m (m*h) и кинетической энергии m + m' , где m=1 кг, m' =5 кг. Формулы кин энергии см. учебник за 9 кл.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение29.03.2008, 15:04 


25/03/08
214
Самара
Архипов писал(а):
Еще не забыть про закон сохранения энергии. Проверить - не перепрыгнет ли тело через горку ( высота для того дана).
...

Цитата:
И что далее? останавливается относительно горки и вместе сней продолжает движение.
Тогда кин энергия тела m равна сумме потенциальной энергии тела m (m*h) и кинетической энергии m + m' , где m=1 кг, m' =5 кг. Формулы кин энергии см. учебник за 9 кл.

Посмотреть на какой высоте скорости тела и горки сравняются (когда тело прекратит подниматься по горке). Для этого решить совместную систему из з-на сохр. импульса (конечные скорости тела и горки равны) и з-на сохранения энергии (учесть возникающую у тела потенциальную энергию). Если высота меньше высоты горки, то тело не перепрыгнув через горку начнет с неё скатываться и эта ситуация будет аналогична абсолютно упругому удару. Иначе тело перепрыгнет через горку и в момент отрыва от горки, скорость горки перестанет возрастать, а тело еще увеличит свою скорость за счет потенциальной энергии.
Т.е. в первом случае скорость тела либо поменяет направление, либо направление останется прежним, но скорость тела будет меньше скорости горки. Во-втором случае скорость тела сохранит направление, но будет больше скорости горки. Так как в обоих случаях законы сохранения энергии и импульса справедливы, то решая совместную систему составленных из этих законов, можно получить ответ и по значениям скоростей узнать какой случай был реализован без соответствующей проверки.
Так как направление конечной скорости тела не известно, то в з-ны сохр. лучше подставлять проекцию скорости тела на ось, совпадающую с направлением первоначального движения.
В з-не сохр. энергии потенциальная энергия тела не учитывается.
Все сказанное верно, только если отсутствует сила трения между телом и горкой.
Цитата:

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение29.03.2008, 20:37 


22/03/08
60
Самара
Цитата:
Tiger-OZ:
В з-не сохр. энергии потенциальная энергия тела не учитывается.

??????????
тело останавливается и продолжает движение с горкой. В других случаях задача не определена и не имеетконечного решения.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение29.03.2008, 20:58 


25/03/08
214
Самара
Kazak писал(а):
Цитата:
Tiger-OZ:
В з-не сохр. энергии потенциальная энергия тела не учитывается.

??????????
тело останавливается и продолжает движение с горкой. В других случаях задача не определена и не имеетконечного решения.

не учитывается потому что тело скатилось.
А что его будет удерживать на горке если силы трения не будет?
Хотя может и остановиться. Подумаю.

Добавлено спустя 18 минут 1 секунду:

Тело движется вместе с горкой с одной скоростью. Перейдем в систему отсчёта равномерно движущуюся с ними. Относительно этой системы отсчёта и тело и горка покоятся. Трения нет. Что будет происходить? Тело начнёт соскальзывать в одну сторону, горка в другую. Может я не прав. Тогда в чём?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение30.03.2008, 10:39 


22/03/08
60
Самара
На горку въехал и остановился. Иначе, задача НЕОПРЕДЕЛЕНА.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение30.03.2008, 12:18 


25/03/08
214
Самара
Цитата:
На горку въехал и остановился. Иначе, задача НЕОПРЕДЕЛЕНА.

Бессодержательно. На это я ответил. Не вижу возражений на свой ответ. В чём именно неопределена?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение20.06.2008, 16:32 


01/12/05
196
Москва
Интересно,как тема, последний ответ в которой был аж 30 марта, попала в список "самых свежих". Регулярно наблюдаю подобную каритну. Это глюк форума или фича такая - "оживление забытых тем".


Теперь выскажусь по существу. Задачу нельзя считать корректно поставленной, т.к. в ней не сказано, что представляет из себя часть горки, находящаяся слева от "вершины":
- другой склон "до земли";
- ровная "полка" (на высоте h, тело скользит по ней)
- "липучка на вершине" - тело "прилипает" к вершине;

Мне представляется более логичным первый вариант. Тогда из законов сохранения энергии и импулься получаем квадратное уравнение для скорости тела и скорости горки. Очевидно, уравнение имеет два решения, причем одно из них уже известно: горка и тело до взаимодействия. Очевидно также, что если тело "перевалит" через вершину, то решение будет точно таким же - горка покоится, тело движется с прежней скоростью. Второе решение соответствует случаю, когда тело вкатывается на горку и, не достугнув вершины, скатывается относительно нее назад.

Таким образом, первое, что надо определить в этой задаче - на какой высоте будет тело, когда оно остановится относительно горки (и затем пойдет вспять). Для этого надо написать законы сохранения энергии и импулься для момента времени, когда тело находится на высоте H и покоится относительно горки. Из этих уравнений находим:
$\[H=\frac{{v_0^2 }}{g}\frac{M}{{M + m}}\]$
т.е. H>2м. Таким образом, шарик перекатится через горку и будет двигаться дальше с прежней скоростью, а горка остановится.

Исправления: Ну вот, как всегда, "потерял" двойку в знаменателе. Правильная формула для "критической" высоты:
$\[H=\frac{{v_0^2 }}{2g}\frac{M}{{M + m}}\]$

Таким образом, тело, как совершенно справедливо ниже сказал тов. Архипов, до вершины не доедет, и "физическую реализацию" получит второе решение системы уравнений сохранения энергии и импульса (первое решение соответствует начальным условиям - горка стоит, тело "едет")

 Профиль  
                  
 
 Re: задача по механике
Сообщение20.06.2008, 20:10 
Заблокирован


16/03/06

932
tikho писал(а):
Тело m=1кг скользит без трения по гладкому горизонтальному столу и въезжает на подвижную горку массы M=5кг. Высота горки H=1.2м. Трение между горкой и столом отсутствует. Найти конечные скорости тела и горки. Начальная скорость тела
$   v_0=5 $ м/с. Подскажите с чего надо начать?

1. Тело въехало на горку и остановилось на ней на мгновение. Скорость обоих тел в этот момент равна 5/6=0,833 м/с.
(Кстати, такое решение редко встречается в учебниках, хотя оно самое простое и выводится только из закона сохранения импульса).
2. От начальной энергии тела 12,5 Дж отнимем энргию тела и горки 2,08 Дж, из разности энергий получим высоту, на которую поднялось тело $h=10,4/9,8=1,07$
Тело через горку не перепрыгнет и начнет скользить с горки.
(закон сохранения энергии понадобился только для этого заключения).
3. Конечная скорость горки 2*0,833=1,66 м/с, скорость тела 5-5*1,66=-3,33 м/с.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение18.07.2008, 09:48 
Аватара пользователя


18/07/08
8
Привет ребята, выкладываю некоторые разделы из задачника Рыбаковой, кстати, очень хорошие задачи, книжка издана в восмидесятых годах, самому как-то надо было - кое как нашел.
Может кому надо будет.
Молекулярка и термодинамика:
http://depositfiles.com/ru/files/6409011
Динамика:
http://depositfiles.com/ru/files/6408950

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение18.07.2008, 10:04 
Экс-модератор
Аватара пользователя


23/12/05
12072
 !  photon:
IvanProg, не надо оффтопить. Для того, чтобы поделиться книгами, есть другие разделы

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 13 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot]


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group