Примеры применения третьего закона Ньютона.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

В известной игре «перетягивание каната» обе партии действуют друг на друга (через канат) с одинаковой силой, как это следует из закона действия и противодействия. Значит, выиграет (перетянет канат) не та партия, которая сильнее тянет — тянут обе партии с одинаковой силой,— а та, которая сильнее упирается в Землю.

Рис. 73. Лошадь сдвинет и повезет нагруженные сани, потому что со стороны грунта на ее копыта действуют большие силы трения, чем на скользкие полозья саней.

Как объяснить, что лошадь везет сани, если, как это следует из закона действия и противодействия, сани тянут лошадь назад с такой же силой F₁ с какой лошадь тянет сани вперед (сила F₂)? Почему эти равные и противоположные силы не уравновешиваются? Дело в том, что, во-первых, хотя эти силы равны и прямо противоположны, они приложены к разным телам, а во-вторых, и на сани, и на лошадь действуют еще и силы со стороны грунта (рис. 73). Сила со стороны лошади приложена к саням, испытывающим кроме этой силы лишь небольшое трение F₄ полозьев о снег; поэтому сани начинают двигаться вперед. К лошади же, помимо силы со стороны саней F₁, направленной назад, приложены со стороны дороги, в которую она упирается ногами, силы F₃, направленные вперед и большие, чем сила со стороны саней. Поэтому лошадь тоже начинает двигаться вперед. Если поставить лошадь на лед, то сила со стороны скользкого льда будет недостаточна, и лошадь не сдвинет сани. То же будет и с очень тяжело нагруженным возом, когда лошадь, даже упираясь ногами, не сможет создать достаточную силу, чтобы сдвинуть воз с места. После того как лошадь сдвинула сани и установилось равномерное движение саней, сила F₄ будет равна сумме сил F₃(первый закон Ньютона).

Подобный же вопрос возникает и при разборе движения поезда под действием локомотива. И здесь, как и в предыдущем случае, движение возможно лишь благодаря тому, что, кроме сил взаимодействия между тянущим телом (лошадь, локомотив) и «прицепом» (сани, поезд), на тянущее тело действуют со стороны грунта или рельсов силы, направленные вперед. На идеальной скользкой поверхности, от которой нельзя «оттолкнуться», ни сани с лошадью, ни поезд, ни автомобиль не могли бы сдвинуться с места.

Рис. 74. При нагревании пробирки с водой пробка вылетает в одну сторону, а «пушка» катится в противоположную сторону.

Третий закон Ньютона позволяет рассчитать явление отдачи при выстреле. Установим на тележку модель пушки, действующую при помощи пара (рис. 74) или при помощи пружины. Пусть вначале тележка покоится. При выстреле «снаряд» (пробка) вылетает в одну сторону, а «пушка» откатывается в другую. Откат пушки и есть результат отдачи. Отдача есть не что иное, как противодействие со стороны снаряда, действующее, согласно третьему закону Ньютона, на пушку, выбрасывающую снаряд. Согласно этому закону, сила, действующая со стороны пушки на снаряд, все время равна силе, действующей со стороны снаряда на пушку, и направлена противоположно ей. Таким образом, ускорения, получаемые пушкой и снарядом, направлены противоположно, а по величине обратно пропорциональны массам этих тел. В результате снаряд и пушка приобретут противоположно направленные скорости, находящиеся в том же отношении. Обозначим скорость, полученную снарядом, через v, а скорость, полученную пушкой, через V, а массы этих тел обозначим через m и М соответственно. Тогда

Здесь скорости взяты по абсолютной величине. Если учитывать и направления скоростей, то одной из них следовало бы приписать знак плюс, а другой — знак минус.

Выстрел из всякого оружия сопровождается отдачей. Старинные пушки после выстрела откатывались назад. В современных орудиях ствол укрепляется на лафете не жестко, а при помощи приспособлений, которые позволяют стволу отходить назад; затем пружины снова возвращают его на место. В автоматическом огнестрельном оружии явление отдачи используется для того, чтобы перезарядить орудие. При выстреле отходит только затвор. Он выбрасывает использованную гильзу, а затем, пружины, возвращая его на место, вводят в ствол новый патрон. Этот принцип используется не только в пулеметах и автоматических пистолетах, но и в скорострельных пушках.

Выполнить тест.

1.Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Движется это тело или находится в состоянии покоя?

A .Тело обязательно находится в состоянии покоя.

Б. Тело движется равномерно прямолинейно или находится в состоянии покоя.

B. Тело обязательно движется равномерно прямолинейно.

Г. Тело движется равноускоренно.

2.На рисунке А представлены направления V

векторов скорости V и ускорения а мяча. рис.А

Какое из представленных на рисунке Б а 1

направлений имеет вектор равнодей ствующей

F всех сил, приложенных к мячу? 3 2 Рис.Б

А.1 Б.2 В.3 Г. F=0

3. Два мальчика взялись за руки. Первый мальчик толкает второго с силой 120Н. С какой силой толкает второй мальчик первого?

А.0Н. Б. 60Н. В. 80Н. Г.120Н.

4.На экспериментальной установке, изображенной на рисунке,

установлены два шара массами m_х и m_э(m_э=0.1кг)

скрепленные сжатой легкой пружиной. Чему равна масса m_х,

если после пережигания нити l₁ = 0,5м, l₂ = 1м ?

А. 0,025кг. Б. 0,05кг. В. 0,2кг. Г 0,4кг

5.V,м/с

10 Определить чему равна результирующая сил в

интервале 0-2с и 2-3с, если масса тела 2кг?

0 1 2 3 4 t,с А. 20Н; 0Н; Б.20Н; 40Н;

В. 0Н; 20Н; Г.10Н; 0Н;

6. Скорость бегуна изменяется по закону V_х═2t. Найти результирующую силу, действующую на него, если его масса 70кг.

А.35Н. Б. 70Н. В. 140Н. Г. 210Н.

7. Снаряд массой 1,5кг вылетает из ствола орудия в горизонтальном направлении со скоростью 1000м/с. Определить силу давления пороховых газов (считая ее постоянной), если длина ствола 3м.

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 531; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!