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
12049
 !  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: нет зарегистрированных пользователей


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