Помогите решить задачу с велосипедистом!!!!!!!!

Сообщение №35485 от Оптимус Прайм 27 октября 2004 г. 15:30
Тема: Помогите решить задачу с велосипедистом!!!!!!!!

Помогите плиз, год назад закончил ВУЗ и уже ничего не соображаю, а ведь пятерышником был! :(
вот задача: велосипедист едит по кругу, известен радиус и коэф.трения, надо найти максимальную скорость и угол наклона
Я не понимаю, засчет чего он в равновесии, не могу силы правильно разложить!

И еще задача, балка на двух опорах, ближе к одной опоре груз, расстояние известно, какая сила давления на обе балки
Я вообще не знаю как такое решать!

Кто-нибудь, подскажите, напишите!!!!!!!

dmitriib2000@mail.ru


Отклики на это сообщение:

> Помогите плиз, год назад закончил ВУЗ и уже ничего не соображаю, а ведь пятерышником был! :(
> вот задача: велосипедист едит по кругу, известен радиус и коэф.трения, надо найти максимальную скорость и угол наклона
> Я не понимаю, засчет чего он в равновесии, не могу силы правильно разложить!

Силы такие: центробежная (зависит от скорости и радиуса), равная ей и направленная к центру сила трения (зависит от веса и коэф. трения), вес. Выражаем отсюда вес, складываем векторно с ц.б. силой. Угол наклона полученного вектора есть искомое.

> И еще задача, балка на двух опорах, ближе к одной опоре груз, расстояние известно, какая сила давления на обе балки
> Я вообще не знаю как такое решать!

Тут надо учесть, что условием неподвижности балки являются равенство нулю суммы сил и суммы моментов сил. Имеем поэтому систему двух уравнений с двумя неизвестными - силы давления на балки.


Спасибо большое!
А я в задаче с велосипедом все время направлял силу трения назад за велосипед...Во дурак...А с балками только про моменты сил подумал, и все...


У меня, тупого спортсмена, возникли вот какие вопросы
На балку действуют реакции обеих опор и сила тяжести+вес груза. Они в сумме равны нулю.А как считать моменты? Масса балки и груза умножить на расстояние от конца балки до груза или умножить на полную длину балки?
Или здесь надо привязаться к центру масс балки? Иначе для чего дано расстояние от точки подвеса до конца балки?

А с велосипедом.Сила трения к центру, центробежная перпендикулярно колесу или от центра ровно?Если от центра, то гориз.составляющие уравновешивают друг друга, и нужно иметь дело только с силами вдоль вертикальной оси?


Вообщем, нашел я скорость, пока не могу выразить этот угол, потому что мне непонятно, почему мы в задаче не учитываем силу реакции опоры???


> Силы такие: центробежная (зависит от скорости и радиуса), равная ей и направленная к центру сила трения (зависит от веса и коэф. трения), вес. Выражаем отсюда вес, складываем векторно с ц.б. силой. Угол наклона полученного вектора есть искомое.

Вертикальную силу реакции опоры не забыли?


В результате совместных рассуждений получили для первой задачи два уравнения: v^2 = k*R . tg b = k/g , g =9,81.
Для второй: N1 = G*r/R , N2= G-N1.R -длина перекладины,r- длина любого из плеч.


Поспешил - людей насмешил.
> В результате совместных рассуждений получили для первой задачи два уравнения: v^2 = k*g*R . tg b = k , g =9,81.
> Для второй: N1 = G*r/R , N2= G-N1.R -длина перекладины,r- длина любого из плеч.Ракция опоры со стороны более короткого плеча будет больше, N1 = G * r2 / R


> Поспешил - людей насмешил.
> > В результате совместных рассуждений получили для первой задачи два уравнения: v^2 = k*g*R . tg b = k , g =9,81.
> > Для второй: N1 = G*r/R , N2= G-N1.R -длина перекладины,r- длина любого из плеч.Ракция опоры со стороны более короткого плеча будет больше, N1 = G * r2 / R


А в чем смех то?


> > Поспешил - людей насмешил.
>
> А в чем смех то?

Не проверил уравнения на размерность и пропустил два "ляпсуса" -не умножил на g


> Помогите плиз, год назад закончил ВУЗ и уже ничего не соображаю, а ведь пятерышником был! :(
> вот задача: велосипедист едит по кругу, известен радиус и коэф.трения, надо найти максимальную скорость и угол наклона
> Я не понимаю, засчет чего он в равновесии, не могу силы правильно разложить!

> И еще задача, балка на двух опорах, ближе к одной опоре груз, расстояние известно, какая сила давления на обе балки
> Я вообще не знаю как такое решать!

> Кто-нибудь, подскажите, напишите!!!!!!!

> dmitriib2000@mail.ru

Тут кое-кто сказал что центробежная и сила трения направлены по разному и компенсируют друг друга (поправьте если не понял).

Дак вот. Велосипедист движется равноускоренно. Ускорение направлено к центру, туда же куда и центробежная сила, которую в данной задаче представляет собой сила трения.
А вот для того чтобы он не завалился набок, надо скомпенсировать центроствемительную силу и реакцию опоры (вертикальную, против силы тяжести). То есть надо чтобы прямая, параллельная суммарной силе, проходила через центр тяжести системы "велосипедист+велосипед" перпендикулярно прямой, на которой находятся в данный момент колёса.
В общем надо чтобы момент сил, действующий на центр масс, был равен нулю относительно опоры.

Со второй ещё проще. Берёшь приравниваешь суммарный момент сил относительно первой опоры к нулю (ведь вращения нет). Силы:
1: сила тяжести действует на балку, для упрощения пусть действует на её центр.
2: сила тяжести на груз.
3: сила реакции второй опоры. Направленна уже вверх.
Умножаешь каждую силу на расстояние от первой балки до точки приложения этой силы и приравниваешь к нулю. (в третьем слагаемом - минус).
То же самое делаешь со второй.

ЗЫ: сила давления == сила реакции опоры.


> Тут кое-кто сказал что центробежная и сила трения направлены по разному и компенсируют друг друга (поправьте если не понял).

> Дак вот. Велосипедист движется равноускоренно. Ускорение направлено к центру, туда же куда и центробежная сила, которую в данной задаче представляет собой сила трения.

Центробежная сила направлена к центру? А если подумать? ;)


> > Силы такие: центробежная (зависит от скорости и радиуса), равная ей и направленная к центру сила трения (зависит от веса и коэф. трения), вес. Выражаем отсюда вес, складываем векторно с ц.б. силой. Угол наклона полученного вектора есть искомое.

> Вертикальную силу реакции опоры не забыли?

Она есть, но в решении не нужна.


> > Тут кое-кто сказал что центробежная и сила трения направлены по разному и компенсируют друг друга (поправьте если не понял).

> > Дак вот. Велосипедист движется равноускоренно. Ускорение направлено к центру, туда же куда и центробежная сила, которую в данной задаче представляет собой сила трения.

> Центробежная сила направлена к центру? А если подумать? ;)

А если школьный учебник физики почитать?
Глава называется примерно так: центростремительное ускорение\сила.
Такие вещи надо понимать даже не физику.


> > > Тут кое-кто сказал что центробежная и сила трения направлены по разному и компенсируют друг друга (поправьте если не понял).

> > > Дак вот. Велосипедист движется равноускоренно. Ускорение направлено к центру, туда же куда и центробежная сила, которую в данной задаче представляет собой сила трения.

> > Центробежная сила направлена к центру? А если подумать? ;)

> А если школьный учебник физики почитать?
> Глава называется примерно так: центростремительное ускорение\сила.
> Такие вещи надо понимать даже не физику.

Центробежная сила направлена от центра. Ставлю весь чай Китая против одной дохлой крысы.


> Центробежная сила направлена от центра. Ставлю весь чай Китая против одной дохлой крысы.

Тут я согласен. Но рассматривать её в задаче не надо, потому как это сила противодействия велосипеда полу. То есть горизонтальная составляющая силы, с которой велосипед давит на пол. Это вытекает из третьего закона Ньютона.
Но в данной задаче мы не рассматриваем как и на что действует велосипед, наоборот, мы рассматриваем как и что действует НА велосипед (с велосипедистом).
На велосипед действует: реакция опоры (подразумевается вертикальная составляющая) и центростремительная сила (сила трения).
Велосипед действует: центробежная сила и вес (вертикальная составляющая).

Всё. Компенсируем проекции сил, действующих НА велосипед, на ось перпендикулярную к движению и велосипедисту, точнее выбираем ось, вдоль которой надо его расположить.


> > Вертикальную силу реакции опоры не забыли?

> Она есть, но в решении не нужна.

Ну не совсем тпк. Например, сила трения через коэффициент формально определяется именно силой рекации опоры, а не весом ;-).


Чтоб не ссорится по пустякам

Центробежная сила - фиктивная сила, которая появляется в силу неинерциальности системы. На нижнюю часть велосипеда действует сила трения, центроустремляющая его. Но верх велосипеда об этом не знает и одновременно с силой, центростремляющей его, ему хочется двигаться по инерции, и если не достаточно внутренних сил, передающих силу снизу до верха, до ездока сорвет и он полетит по инерции. То есть на него как бы подействовала центробежная сила. Можно также сказать, что ц.б сила действовала со стороны седока на велик

Однако непонятно мне теоретически, вот на велик действует реакция опоры и сила трения, а сила тяжести где тогда? Она же уравновешивается реакцией опоры, иначе бы велосипед взлетел, что иногда бывает на бугорках:)


> Однако непонятно мне теоретически, вот на велик действует реакция опоры и сила трения, а сила тяжести где тогда? Она же уравновешивается реакцией опоры, иначе бы велосипед взлетел, что иногда бывает на бугорках:)

Уравновешивается. Но фишка подобных задач в том, что реально силы тяжести мы не ощущаем. Мы ощущаем только реакцию опоры, то есть как на нас давит пол вверх.
Это равносильно тому, если бы площадка в невесомости двигалась с ускорением g по нормали к плоскости в которой она лежит в сторону велика.
То есть комнату, например, инерциальной системой назвать нельзя. Только если она будет в свободном падении. Это не говоря уже о том что инерциальных систем не бывает в природе.


Позволю себе с вами не согласиться. Во-первых, если не будет силы трения, то для горизонтального движения по полу комната будет ИСО, потому что реакция опоры будет уравновешена силой тяжести. Так что неучитывать тут это невозможно. А в природе - ну почему же нет, космическое пространство, где силы трения настолько малы, что неощутимы, а силы тяготения в некоторых местах тоже ничтожно малы или сконпенсированы при частных случаях движения?


> Во-первых, если не будет силы трения, то для горизонтального движения по полу комната будет ИСО

Если рассматривать только горизонтальные составляющие сил, то можно принять и за ИСО. А вообще - нет.

> А в природе - ну почему же нет, космическое пространство, где силы трения настолько малы, что неощутимы, а силы тяготения в некоторых местах тоже ничтожно малы или сконпенсированы при частных случаях движения?

Таких мест наука не знает (где нет трения/сопротивления).
Самый глубокий вакуум о котором я слышал - пять частиц (фотонов, протонов, нейтронов...) на метр кубический.
К тому же наука не знает таких мест, где нет гравитационного поля.
И как вообще узнать скомпенсированно оно или нет?
Даже если в какой-то момент времени такая точка есть, то во-первых, она быстро изменит своё положение, а во вторых, во всех точках, находящихся в непосредственной близости от этой, поле уже не будет скомпенсировано.

Не говоря уже о ОТО и квантовой механике.

С огромной (до хрен знает какого знака) степенью точности можно взять МКС как ИСО, но это не ИСО.
ИСО - это теоритическая модель, имеющая довольно большие рамки применимости, с помощью которой можно очень хорошо описать многие физические явления.


Нет. Без центробежной нельзя решить. Поэтому притворяемся, что переходим во вращающуюся систему координат.


> Нет. Без центробежной нельзя решить. Поэтому притворяемся, что переходим во вращающуюся систему координат.

[Бьётся в стену головой]

Зачем переходить в неинерциальную СО??

НА (НА (на (на - значит "на"))) велосипед действует центростремительная сила (сила трения со стороны пола) и реакция опоры (её вертикальная составляющая). Зная скорость и радиус можно найти ускорение, с которым движется велосипедист. Ускорение направлено К ЦЕНТРУ. Ускоряет велосипед, пол. Пол действует на велосипед. Он как бы давит на него в сторону центра кривизны траектории движения велосипеда.

После достижения некоторой максимальной силы, которая определяется коэффициентом трнния, эта сила не способна обеспечить требуемое ускорение, соответственно ускорение падает - возрастает радиус и\или падает скорость. На самом деле и то и другое. Велосипедист просто улетает, переходя на всё более дальнюю "орбиту" и педали ему в этом случае крутить не очень охото - он теряет скорость.

Зная максимальную силу, силу трения (ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНУЮ СИЛУ, силу действия пола НА велосипед), находим максимальную скорость скорость. Зная силу трения и вертикальную составляющую реакции опоры, находим и приравниваем к нулю моменты сил (см. выше). Из этого находим угол.

Где здесь требуется центробежная сила???


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100