Сравните ускорение легкового автомобиля массой 2 т: Сравните ускорения легкового автомобиля массой 2 т и грузового массой 8 т, если сила тяги...

Содержание

1.2. Динамика.

Второй и третий законы Ньютона. Масса. Силы в природе.

1.с. ( 134)С каким ускорением двигался при разбеге реактивный самолет массой 60 т, если сила тяги двигателей 90 кН?

Ответ: 1,5 м/с².

2.с. Определить силу давления пороховых газов на снаряд массой 20 кг, движущейся в канале ствола пушки с ускорением 5·10 м\с²?

3с.Реактивный самолет массой 6·10⁴кг движется при посадке с ускорением – 5 м\с².Определить тормозящую силу.

4с.Определите массу футбольного мяча если после удара он приобрёл ускорение 500 м\с², а сила удара была равна 420Н.

Ответ: 0.84 кг.

1д. (149)Под действием силы в 20 Н тело движется с ускорениям 0,4 м/с². С каким ускорением будет двигаться это тело под действием силы в 50 Н?

Ответ:1м/с².

2д. (131)Сила в 60 Н сообщает телу ускорение 0,8 м/с². Какая сила сообщит этому телу ускорение 2 м/с

Ответ: 150 Н.

3д( 132)Тело массой 4 кг под действием некоторой силы приобрело ускорение 2 м/с². Какое ускорение приобретает тело массой 10 кг под действием такой же силы?

Ответ: 0,8 м/с².

4д. (152)Порожний грузовой автомобиль массой 4 т начал движение с ускорением 0,3 м/с². Какова масса груза, принятого автомобилем, если при той же силе тяги он трогается с ускорением 0,2 м/с²?

Ответ: 2 т.

5д. Под действием силы 100Н тело движется прямолинейно так, что его координата изменяется по закону х = 100+ 5t + 0.5t².Какова масса тела?

6д.Найти проекцию силы, действующей на тело массой 100 кг, если тело движется прямолинейно и его координата изменяется по закону х = 20 — 10t + t².

1.в( 154)Масса легкового автомобиля равна 2 т, а грузового 8 т. Сравнить ускорение автомобилей, если сила тяги грузового автомобиля в 2 раза больше, чем легкового.

Ответ: Легкового в 2 раза больше.

2в( 155)На покоящееся тело массой 0,2 кг действует в течении 5 с сила 0,1 Н. Какую скорость приобретает тело и какой путь пройдет оно за указанное время?

Ответ: 2,5 м/с; 6,25 м.

3в. ( 156) Мяч массой 0,5 кг после удара, длящегося 0,02 с, приобретает скорость 10 м/с. Найти среднюю силу удара.

Ответ: 250 Н.

4в. ( 157).Автомобиль массой 2 т, трогаясь с места, прошел путь 100 м за 10 с. Найти силу тяги

Ответ: 4 кН

5в. ( 139)Под действием некоторой силы тележка, двигаясь из состояния покоя. Прошла путь 40 см. Когда на тележку положили груз в 20 г, то под действием той же силы за то же время тележка прошла из состояния покоя путь 20 см. Какова масса тележки?

Ответ: 200 г.

Гравитационное взаимодействие . Закон всемирного тяготения. Деформация тела . Сила упругости

1.с.Груз весом 5 кН висит на тросе с площадью поперечного сечения 2,5см². Определите напряжение в тросе.

Ответ: 20МПа

2.с.Относительное удаление серебряной проволоки составляет 0,0002. Определите возникшее напряжение в проводнике.

Ответ: 16 МПа

3.с.Рыболовная леска под действием силы 40Н удлинилась. Найти напряжение возникшее в леске, если площадь сечения 0,8мм.

Ответ: 50 МПа

4.с.Найти напряжение в медной проволоке, если относительное удаление равно 0,0005?

Ответ: 50 МПа

5.с.На стержень действует сила 10кН. Какое напряжение испытывает стержень, если площадь ее сечения 12,5 см²?

Ответ: 8 МПа

6.с.Найти напряжение в свинцовой проволоке , если относительное удлинение равно 0,00008?

Ответ: 1,36 МПа.

7.с. ( 168)Найти жесткость пружины, которая под действием силы в 2 Н удлинилась на 4 см.

Ответ: 50 Н/ м

1д. ( 170)Две пружины равной длинны, скрепленные одними концами, растягивают за свободные концы руками. Пружина с жесткостью 100 Н/м удлинилась на 5 см. Какова жесткость второй пружины, если ее удлинение равно 1 см?

Ответ:0,5 кН/м

2д.(176)Найти удлинение буксирного троса с жесткостью 100 кН/м при буксировке автомобиля массой 2 т с ускорением 0,5 м/с². Трением пренебречь

Ответ: 1 см.

3д. (177)Оценить порядок значения силы взаимного тяготения двух кораблей, удаленных друг от друга на 100 м, если масса каждого из них 10 00-т. Почему в этой и следующей задачах можно оценить лишь порядок значения силы?

Ответ: Порядка 1 Н

4д. (178)Найти порядок значения силы, с которой притягиваются друг к другу два соседа по парте.

Ответ: Порядка 0,1 мкН.

5д( 184).Радиус планеты Марс составляет 0,53 радиуса Земли, а масса – 0,11 массы Земли, Найти ускорение свободного падения на Марсе, зная ускорение свободного падения на Земле.

Ответ: 3,8 м/с²

6.д.Латунная проволока испытывает напряжение 20МПа. Определите относительное удаление проволоки?

Ответ:0,0002

7.д.Трос испытывает напряжение 200МПа. Какой должна быть площадь поперечного сечения , если сила действующая на трос равна 16кН.

Ответ: 0,8 см²

8.д.Определите относительное удлинение алюминиевой проволоки, если она испытывает напряжение 21 МПа?

Ответ: 0,0003

9. д.Какая должна быть приложена сила к стержню, чтобы в стержне возникло напряжение 150МПа? Площадь сечения равна 2см².

Ответ: 30 Кн.

10.д.На стержень действует сила 4 кН, при этом стержень испытывает напряжение 32 МПа. Найти площадь поперечного сечения стержня.

Ответ: 12,5 см²

1.в.К алюминиевой проволоке диаметром 4мм подвешен груз массой 50кг. Каково относительное удлинение проволоки?

Ответ: 0,006

2.в.Стальной стержень длиной 5м, под нагрузкой , удлинился на 2мм. Определите напряжение в стержне?

Ответ: 84 МПа

3.в.На сколько удлинится медная проволока диаметром 2мм и длиной 8м, если на нее действует сила 30 Н.

Ответ: 0,8 мм.

4.в.К стальной проволоке диаметром 6мм подвешен груз массой

240 кг. Каково относительное удлинение проволоки?

Ответ: 0,0004

5.в.На сколько удлинился латунный стержень диаметром 20мм и длиной 4м , если на нее действует сила 3кН.

Ответ: 0,4 мм

6. в.Леска длиной 20м и площадью сечения 1мм под действием силы 20Н удлинилась на 2см. Вычислите модуль упругости лески?

Ответ: 20ГПа

7.в (7.86) Под действием силы 100 Н проволока длиной 5.0м и площадью поперечного сечения 2,5мм удлинилась на 1.0мм. Определить напряжение, испытываемое проволокой, модуль Юнга и энергию упругой деформации.

Ответ: 4.0*10 Па; 2.0*10 Па; 5.0*10 Дж.

8.в.(7.88) Насколько удлинится стальная проволока длиной 1,8м и диаметром 0.50мм под действием груза, вес которого 15 Н.? Выдержит ли проволока груз весом 100 Н, если её предел прочности на разрыв составляет 1,2 ГПа?

Ответ: ▲l=6.3*10 м; σ =5.1*10 Па,σ<σ , следовательно, проволока выдержит такой груз.

Сила трения. Сила сопротивления среды. Движения тела под действием нескольких сил

1.с(192).Упряжка собак при движении саней по снегу может действовать максимальной силой 0,5 кН. Какой массы сани с грузом может перемещать упряжка, двигаясь равномерно, если коэффициент трения равен 0,1?

Ответ: 500 кг.

2с.(193)Автомобиль массой 2 т движется равномерно по горизонтальному шоссе.

Найти силу тяги автомобиля, если коэффициент сопротивления качению равен 0,02. Сопротивление воздуха не учитывать

Ответ: 400 Н.

3.с (194)Стальной магнит массой 50 г прилип к вертикально расположенной стальной плите. Для равномерного скольжения магнита вниз прикладывают силу 1,5 Н. С какой силой

магнит прижимается к плите? Какую силу надо приложить, чтобы перемещать магнит по плите вертикально вверх, если коэффициент трения равен 0,2?

Ответ: 10 Н; 2,5 Н.

1д. (196)Деревянный брусок массой 2 кг тянут равномерно по деревянной доске, расположенной горизонтально, с помощью пружины с жесткостью 100 Н/м. Коэффициент трения равен 0,3. Найти удлинение пружины.

Ответ: 6 см.

2.д.Автомобиль массой 5 т трогается с места с ускорением 0,6 м/с². Найти силу тяги, если коэффициент сопротивления движению равен 0,04. (251)

Ответ: 5 кН.

д(241).Мальчик массой 50 кг, скатившись на санках с горки, проехал по горизонтальной дороге до остановки путь 20 м за 10 с. Найти силу трения и коэффициент трения.

Ответ: 20 Н; 0,04.

4.д. (252)Электровоз трогает с места состав массой 1600 т. С каким ускорением движется поезд, если коэффициент сопротивления равен0,005, а сила тяги 400 кН?

Ответ: 0,2 м/с².

5.д. (253)Автомобиль массой 14 т, трогаясь с места, проходит первые 50 м за 10 с. Найти силу тяги, если коэффициент сопротивления равен 0,05.

Ответ: 21 кН.

6.д. (254)Троллейбус массой 10 т, трогаясь с места, приобрел на пути 50 м скорость 10 м/с.

Найти коэффициент сопротивления, если сила тяги равна 14 кН.

Ответ: 0,04.

1.в. (242)Через сколько времени после начала аварийного торможения остановится автобус, движущийся со скоростью 12 м/с, если коэффициент сопротивления при аварийном торможении равен 0,4?

Ответ: 3 с.

2.в. (243)На участке дороги, где для автотранспорта установлена предельная скорость 30км/ч, водитель применил аварийное торможении. Инспектор ГАИ по следу колес обнаружил, что тормозной путь равен 12 м. Нарушил ли водитель правила дорожного движения, если коэффициент сопротивления ( сухой асфальт ) равен 0,6?

Ответ: Нарушил.

3.в. (244)На лист бумаги, расположенный на столе, поместили стакан с водой. С каким ускорением надо привести в движение лист, чтобы стакан стал скользить назад

относительно бумаги?

Ответ: a > 3 м/с²; не изменится.

4в. (248)Найти наименьший радиус дуги для поворота автомашины, движущейся по горизонтальной дороге со скорость 36 км/ч, если коэффициент скольжения колес о дорогу 0,25.

Ответ: 40 м.

5в. (255)Какой массы состав может везти тепловоз с ускорением 0,1 м/с

2 при коэффициенте сопротивления 0,005, если он развивает максимальное тяговое усилие в 300 кН?

Ответ: 2000 т.

6.в. (256)Коэффициент тяги ( отношение силы тяги к силе тяжести) автомобиля k = 0,11. С каким ускорением а движется автомобиль при коэффициенте сопротивления µ = 0,06

Ответ: а = ( k-µ) g = 0,5 м/с².

7.в. (258)При каком ускорении разорвется трос, прочность которого на разрыве равна 15 кН при подъеме груза массой 500 кг?

Ответ: 20 м/с².

8.в(264)Какую силу надо приложить для подъема вагонетки массой 600 кг по эстакаде с углом наклона 20^о, если коэффициент сопротивления движению равен 0.05

Ответ: 2,3 кН.

Равновесие тел. Условие равновесия тел которые имеют ось вращения

1д.Длина меньшего плеча рычага 5 см, большего 30 см. На меньшее плечо действует сила 12 Н . Какую силу надо приложить к большему плечу, чтобы уравновесить рычаг?

Ответ: 2

2д. При помощи кусачек перекусывают гвоздь. Расстояние от оси вращения кусачек до гвоздя 2 см, а до точки приложения силы руки

16 см. Рука сжимает кусачки с силой 200Н. Определите силу, действующую на гвоздь.

Ответ: 1,6 кН .

3д.На меньшее плечо рычага действует сила 300 Н, на большее 20 Н.

Длина меньшего плеча 5 см. Определите длину большего плеча.

Ответ: 75 см.

4д.На концах рычага действуют силы 40 и 240 Н, расстояние от точки опоры до меньшей силы 6 см. Определите длину рычага, если рычаг находится в равновесии.

Ответ: 7 см.

1в. На концах рычага действуют силы 2 и 18Н. Длина рычага 1 м. Где находится точка опоры, если рычаг в равновесии?

Ответ: На расстоянии 10 см от силы 18 Н.

2в. Легкий стержень длиной 1 м подвешен на двух тросах так, что точки крепления тросов находятся на расстоянии 10 и 20 см от концов стержня. К середине стержня подвешен груз массой 21 кг. Каковы силы натяжения тросов?

Ответ: 88Н и 120 Н.

3в. Трубу длинной 5 м и массой 60 кг несут двое рабочих. Один из них находится у края трубы, а другой — на расстоянии 1 м от другого края. С какой силой труба давит на каждого из рабочих?

4в. К горизонтальному стержню подвешен груз массой 50 кг. (рис).

Каковы силы давления стержня на опоры, если АС = 40 см, ВС = 60 см?

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

1 Учебники
2 Механика
- 2.1 Кинематика
- 2.2 Динамика
- 2.3 Законы сохранения
- 2.4 Статика
- 2.5 Механические колебания и волны
3 Термодинамика и МКТ
- 3. 1 МКТ
- 3.2 Термодинамика
4 Электродинамика
- 4.1 Электростатика
- 4.2 Электрический ток
- 4.3 Магнетизм
- 4.4 Электромагнитные колебания и волны
5 Оптика. СТО
- 5.1 Геометрическая оптика
- 5. 2 Волновая оптика
- 5.3 Фотометрия
- 5.4 Квантовая оптика
- 5.5 Излучение и спектры
- 5.6 СТО
6 Атомная и ядерная
- 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
- 6.2 Ядерная физика
7 Общие темы
8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
разработки уроков, тем;
flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Квантовая оптика

Излучение и спектры

СТО

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Калькулятор автомобильных аварий – сила удара

Создано Домиником Черня, доктором философии

Рассмотрено Богной Шик и Стивеном Вудингом

Последнее обновление: 21 декабря 2022 г. Как рассчитать силу удара? G-force в автомобильных авариях

Как ремни безопасности и подушки безопасности могут защитить вас?

На какой скорости можно погибнуть в автокатастрофе?

Часто задаваемые вопросы

Наш калькулятор автокатастроф — это инструмент, который вы можете использовать для оценки какая перегрузка действует на вас в автокатастрофе. Всем известно, что автомобильные столкновения очень опасны, но какая физика стоит за ними? Можем ли мы предсказать последствия автокатастрофы? Ответ и да и нет. Вред здоровью при аварии может быть тяжелым и зависит от многих факторов, например:

Скорость автомобиля – чем выше скорость, тем больше у вас энергии;
Ремень безопасности – покажем, что ремни безопасности могут спасти вашу жизнь;
Подушка безопасности – еще одна вещь, способная защитить вашу жизнь;
Тип автомобиля – у вас больше шансов выжить в автокатастрофе, если вы находитесь в машине большего размера; и
Препятствие — ситуация иная, когда мы натыкаемся на куст или дерево.

Мы не можем точно рассчитать, выживете вы или нет, но мы можем сделать некоторые оценки, чтобы знать о последствиях аварии. Что произойдет, если вы едете со скоростью 20 м/ч30\ \mathrm{миль/ч}20 м/ч и внезапно останавливаетесь? Только представьте, что у вас на груди лежит 7-тонный блок . Да, это почти то же самое. Недавно NHTSA (Национальное управление безопасности дорожного движения) провело множество краш-тестов с манекенами. Основываясь на этих тестах, мы можем сделать некоторые предположения, на какой скорости вы можете погибнуть в автокатастрофе.

В этом калькуляторе автокатастроф мы объясняем, как рассчитать силу удара при автомобильных авариях и как ремни безопасности и подушки безопасности могут защитить вас. Вы обнаружите, что они могут резко увеличить ваши шансы на выживание. Вы можете узнать об определении силы удара и уравнении силы удара в следующем тексте.

Вам не нужно быть водителем, чтобы знать, что нельзя сразу остановить машину . Общий тормозной путь зависит от времени восприятия водителя и тормозного пути. Если вы хотите узнать, как далеко вы проедете, прежде чем ваш автомобиль остановится, воспользуйтесь нашим калькулятором тормозного пути прямо сейчас!

Определение силы удара – уравнение силы удара

Сила удара – это общая сила, действующая на объект во время столкновения. Чтобы вывести уравнение силы удара, можно рассмотреть закон сохранения энергии. Вначале движущийся объект обладает кинетической энергией, которая2}{2d},F=2dmv2,

где:

FFF – средняя сила удара;
ммм – масса объекта;
vvv – Начальная скорость объекта; и
ddd – Расстояние, пройденное при столкновении.

Что может вас удивить, так это то, что увеличение расстояния, пройденного во время столкновения, снижает среднюю силу удара. Должно быть легче понять, если мы перепишем приведенную выше формулу силы удара в альтернативной версии, используя время столкновения ttt вместо расстояния ddd:

F=vmtF = \frac{vm}{t}F=tvm

Это частный случай формулы для импульса, описанной в калькуляторе импульса и импульса. Теперь вы можете видеть, что увеличение времени столкновения уменьшит среднюю силу удара.

Давайте рассмотрим две ситуации, когда вы прыгаете с определенной высоты. В первом случае вы прыгаете на землю, а во втором на батуте. Поскольку поверхность батута более эластичная, это увеличивает время столкновения. Вы можете почувствовать, что ваши ноги подвергаются меньшей средней силе удара.

Этот случай аналогичен автокатастрофе. Автомобили рушатся при ударе , увеличивая время столкновения и уменьшая силу удара. Вот почему они не могут быть слишком прочными.

Как рассчитать силу удара? Перегрузка при автомобильных авариях

Формулы силы удара, которые мы использовали выше, описывают идеальное столкновение двух объектов. В реальной ситуации автокатастрофы профиль силы при аварии может быть более обширным – например, следует учитывать, что автомобиль рушится и что человек не точечная масса, а сложное тело. Тем не менее, вы все же можете сделать некоторые оценки силы удара во время автомобильной аварии.

Взгляните на картинку ниже. Сначала водитель сидит в машине в постоянном движении со скоростью vvv. Затем машина врезается в дерево и тут же останавливается. Водитель летит вперед за счет силы инерции , пока внезапно не останавливается ударом о рулевую колонку или лобовое стекло. Тормозной путь очень короткий, потому что ни один из сталкивающихся объектов (включая тело и, например, лобовое стекло) не является достаточно податливым. Мы можем оценить его примерно в 4 см4\ \mathrm{cm}4 см (вы можете изменить его в расширенный режим этого калькулятора силы удара).

Как рассчитать силу удара, действующую на водителя массой 70 кг70\ \mathrm{kg}70 кг? Воспользуемся нашим калькулятором автокатастроф! Если начальная скорость автомобиля 30 км/ч40\ \mathrm{км/ч}30 км/ч, а расстояние столкновения 4 см4\ \mathrm{см}4 см, то сила удара составляет около 60 кН60\ \mathrm{ кН}60 кН. Эквивалент 6 тонн! Как будто кто-то положил тебе на грудь большой каменный блок. С другой стороны, время остановки составляет всего 9.6 мс9,6\ \mathrm{мс}9,6 мс, что означает, что для снижения скорости водителя с 30 км/ч40\ \mathrm{км/ч}30 км/ч до нуля водитель должен замедлиться почти 89 раз. быстрее, чем стандартная гравитация Земли g .

Вы знаете?
Материалы проходят испытания на ударную вязкость, прежде чем они будут использованы для изготовления автомобилей. Узнайте больше об испытаниях на удар в нашем калькуляторе испытаний на удар.

Как ремни безопасности и подушки безопасности могут вас защитить?

Основная задача ремней безопасности и подушек безопасности одна и та же. Они оба увеличить расстояние столкновения . Предположим, что у нас та же ситуация, что и раньше. Водитель 70 кг70\ \mathrm{kg}70 кг едет на автомобиле со скоростью 30 км/ч, но в этот раз он крепко пристегнут ремнем безопасности. Ремень безопасности слегка растягивается при приложении силы удара. Можно сказать, что он может расширяться примерно на 20 см20\\mathrm{см}20 см (вы можете изменить это в расширенном режиме этого калькулятора силы удара).

Опять же, после использования калькулятора автокатастрофы можно получить среднюю силу удара около 2,5 кН2,5\\mathrm{кН}2,5 кН, что почти в 25 раз меньше, чем без ремня безопасности. Это соответствует весу 1,24 t1,24\ \mathrm{t}1,24 t. Время остановки увеличилось до 48 мс48\\mathrm{мс}48 мс, и теперь водитель замедляется «всего» в 18 раз быстрее, чем при стандартной земной гравитации g.

Подводя итог, можно сказать, что ремень безопасности предназначен для того, чтобы ваше тело не ударялось о твердые предметы в машине, и уменьшал силу удара, которую вы испытываете, распределяя ее во времени . Ремень безопасности может иногда способствовать серьезной внутренней травме или даже смерти, если сила удара слишком велика. Однако в настоящее время ремни безопасности имеют механизм, который разрывает их при заданном уровне нагрузки. Вы можете найти больше информации об этой физической величине в калькуляторе напряжения. Обычно перед водителем еще размещают подушки безопасности, чтобы повысить их безопасность.

Мы сделали пример с водителем, но любое лицо в автомобиле подвергается этим опасностям. Если вы столкнулись с тяжелым грузовиком, не имеет значения, сидите ли вы за рулем или на заднем сиденье автомобиля.

Даже при столкновении на низкой скорости сила удара, останавливающая ваше тело, составляет несколько тонн . Вы просто не сможете удержаться и предотвратить травмы без пристегнутых ремней безопасности. Более того, если вы сидите сзади и не пристегнуты ремнем безопасности, вы будете лететь прямо вперед, как многотонная глыба. Ты навредишь не только себе, но и своему другу перед тобой!

На какой скорости можно погибнуть в автокатастрофе?

Это один из тех вопросов, на который нет однозначного ответа . Чем тяжелее автомобиль, тем труднее его остановить, и сила удара меньше. С другой стороны, транспортное средство немедленно остановится, если оно врежется в стену дома, но ситуация будет иной, если оно врежется в другой автомобиль, участвующий в дорожном движении. Поэтому мы должны учитывать множество различных факторов.

В общем, высокая скорость не наносит вреда здоровью . Что опасно для человека, так это высокое ускорение или замедление, заданное в определенное время. Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA) — это агентство, которое проводит исследования в области безопасности дорожного движения по всему миру. Он описывает свою миссию как Спасение жизней, предотвращение травм, сокращение аварий, связанных с транспортными средствами . NHTSA заявляет, что «максимальное ускорение грудной клетки не должно превышать 60 g в течение периодов времени более 3 миллисекунд».0022 » (источник: NHTSA).

С помощью нашего калькулятора автокатастроф вы узнали, что ускорение во время автокатастрофы может быть намного выше 60 g без пристегнутых ремней безопасности. Так что используйте их и спасите свою жизнь! NHTSA заявляет что ремни безопасности снижают смертность на 45% и снижают риск получения травм на 50%

💡 Инженеры слегка наклоняют дорожное покрытие, чтобы сделать их более безопасными на высоких скоростях: узнайте почему в нашем калькуляторе угла наклона

Часто задаваемые вопросы

Как рассчитать силы при автокатастрофе?

Чтобы рассчитать силу удара при автомобильной аварии, выполните следующие простые шаги:

Измерьте скорость в момент удара, v .
Измерить массу предмета столкновения, м .
Любое использование:
Остановочный путь d в формуле: F = mv²/2d ; или
Время остановки t in: F = mv/t
Если вы хотите измерить перегрузку, разделите результат на мг , где г = 9,81 м/с² .

Какова сила удара при аварии на скорости 160 км/ч?

Предполагая, что вес водителя составляет 70 кг , мы можем рассчитать силы удара в двух ситуациях:

Без ремня безопасности тормозной путь составит 4 см , а сила удара составит:
F = 70 кг × (44,44 м/с)²/(2 × 0,04 м) = 1728 кН
При пристегнутом ремне тормозной путь увеличивается до 20 см . Сила становится:
F = 70 кг × (44,44 м/с)²/(2 × 0,2 м) = 346 кН

Разделите F на м × g = 686,7 м/с² , чтобы найти замедление, выраженное в g . Это 2517 г без ремня безопасности и 504 г с.

Почему использование ремня безопасности повышает вашу безопасность?

Ремень безопасности удлиняет время, в течение которого ваше тело замедляется со скорости, предшествующей аварии, до 0. В автокатастрофе скорость — не единственный фактор, который может быть опасен: время остановки и расстояние играют еще более важную роль. Ремень безопасности удерживает вас в кресле, растягиваясь лишь частично, таким образом распределяя замедление в более безопасное время. Однако они не являются гарантией: водите безопасно, всегда!

Как узнать время остановки в случае аварии?

Мы можем найти время остановки из силы удара по следующей формуле:
t = m × v/F
где:

t — Время остановки ;
м — Вес пострадавшего ;
v — Скорость автомобиля; и
F — Сила удара .

Тормозной путь можно найти с помощью простой зависимости между временем и пространством:
d = t × v/2

Доминик Черня, доктор философии

До аварии

Ремень безопасности

Скорость автомобиля

Ваш вес

Столкновение

Средняя сила удара

Время остановки

Торможение

Ощущение, будто на вас давят массой

Посмотрите 10 похожих калькуляторов динамики — почему все движется ➡2️Bankel7… Еще 9000 900

Обзор кругового движения и гравитации

Перейдите к:

Главная страница сеанса обзора — листинг темы

Круговое движение и гравитация — Главная || Версия для печати || Вопросы со ссылками

Ответы на вопросы: Все || № 1–14 || № 15–28 || № 29-40

Часть E: Решение проблем
29. Автомобиль американских горок, загруженный пассажирами, имеет массу 500 кг; радиус кривизны трассы в нижней точке провала 12 м. В этот момент скорость автомобиля 18 м/с.
В поле ниже начертите диаграмму свободного кузова автомобиля (обозначьте силы в соответствии с типом).
Рассчитайте ускорение и результирующую силу, действующую на автомобиль. PSYW
Рассчитать силу, действующую на автомобиль со стороны гусеницы? PSYW
Ответы:
Диаграмма свободного тела (часть а) показана справа.
Ускорение автомобиля можно рассчитать следующим образом:
а = v ² /R = (18,0 м/с) ² /(12,0 м) = 27,0 м/с ² (часть b)
Чистая сила может быть найдена обычным способом:
F _нетто = m•a = (500 кг)•(27,0 м/с ² ) = 13500 N (часть b)
Поскольку центр круга (см. схему) находится над гонщиками, то и результирующая сила, и векторы ускорения имеют восходящее направление. Сила тяжести направлена вниз, поэтому результирующая сила равна восходящей силе минус направленная вниз сила:
F _нетто = F _норма — F _грав
где F _грав = м • g = (500 кг) • (9,8 м/с/с) = 4900 Н
Таким образом,
F _норма = F _нетто + F _грав = 13500 Н + 4900 Н = 18400 Н (часть с)

[ # 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39| #40 ]

30. Каково ускорение пылинки на старинном альбоме для грампластинок, на расстоянии 15 см от центра, если пластинка вращается со скоростью 33,3 об/мин?
Ответ: 1,82 м/с/с
Чтобы найти ускорение, должны быть известны скорость и радиус. Дан радиус; скорость может быть вычислена как расстояние за время. Пыль перемещается на расстояние, эквивалентное 33,3 окружности, за 60 секунд. Так
v = 33,3 • 2 • пи • (0,15 м) / (60 с) = 0,523 м/с.
Ускорение теперь можно вычислить с помощью уравнения центростремительного ускорения:
a = v ² /R = (0,523 м/с) ² / (0,15 м) = 1,82 м/с/с

[ № 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39 | #40 ]

31. Каково натяжение веревки длиной 0,500 м, которая несет ведро с водой массой 2,50 кг по вертикальному кругу со скоростью 3,00 м/с, когда ведро находится в нижней точке поворота?
Ответ: 69,5 N
Начните с диаграммы свободного тела ковша в нижней части его колонны. Поскольку ковш находится внизу круга, результирующая сила направлена вверх (внутрь). Обратите внимание, что сила натяжения должна быть больше, чем сила тяжести, чтобы иметь чистую направленную вверх (внутрь) силу. Также обратите внимание, что в то время как F _{десятки} направлена в направлении чистой силы, F _грав находится в противоположном направлении. Таким образом, уравнение можно записать:
F _нетто = F _{десятки} — F _грав
Это уравнение можно переформулировать для решения натяжения; в него можно подставить выражения для F _grav (m•g) и F _net (m•v ² /R):
F _{десятки} = F _нетто + F _грав = m•v ² /R + m•g = (2,50 кг)•(3,00 м/с) ² /(0,500 м) + (2,50 кг)•(9,8 м/с ² )
F _{десятки} = 69,5 N

[ № 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39 | #40 ]

32. Всадник массой 53,5 кг на машине американских горок движется со скоростью 10,3 м/с в верхней части петли с радиусом кривизны 7,29 м. Определить нормальную силу, которую испытывает наездник.
Ответ: 254 N
В верхней части петли и гравитационная, и нормальная силы направлены внутрь (как показано на диаграмме свободного тела справа). Таким образом, уравнение F _net может быть записано как:
F _нетто = F _грав + F _норма
Это уравнение можно изменить, и выражения для F _grav (m•g) и F _net (m•v ² /R) в него можно заменить:
Ф _норма = Ф _нетто — Ф _грав = м • в ² / Р — м • г
F _норма = (53,5 кг) • (10,3 м/с) ² / (7,29 м) — (53,5 кг) • (9,8 м/с ² )
F _норма = 254 Н

[ # 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39 | #40 ]
33. Определите минимальный коэффициент трения, необходимый для удержания автомобиля массой 920 кг на повороте радиусом 26,8 м. Автомобиль движется со скоростью 29,9 м/с, а проезжая часть ровная.
Ответ: 3.40
Как обычно, начнем с диаграммы свободного тела. Сила тяжести уравновешивается (и равна) нормальной силе, а сила трения является чистой силой. Затем решение начинается с приравнивания m • a к F _frict и выполнением обычных подстановок и алгебраических шагов (используя тот факт, что a = v ² / R и F _frict = µ • F _норма и F _grav = m • g).
м•а = F _трение
м • v ² /R = µ • F _норма
м • v ² /R = µ • м • г
Масса теперь сокращается, и уравнение можно изменить, чтобы решить для мю:
µ = v ² /(g• R) = (29,9 м/с) ² / [ (9,8 м/с ² ) • (26,8 м)] = 3,40
(Это маловероятное значение мю, и поэтому у автомобиля мало шансов преодолеть поворот на такой скорости. )

[ № 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39 | #40 ]

34. С какой скоростью (в милях/ч) вы должны проехать на машине по гребню холма радиусом 37,1 м, чтобы почувствовать себя невесомым (1,00 м/с = 2,24 мили/ч) ?
Ответ: 42,8 миль/ч (19,1 м/с)
Ощущение невесомости возникает, когда человек находится только под действием силы тяжести. Так что диаграмма свободного тела для такого человека показала бы только одну силу — гравитацию, направленную строго вниз. В таком случае сиденье не давит на человека вверх. Автомобиль проехал гребень холма на такой высокой скорости, что на мгновение оторвался от проезжей части и не смог выдержать вес пассажиров. Сила тяжести представляет собой результирующую силу, и можно написать следующее уравнение:
м • а = м • г
Массу можно вычеркнуть из обеих частей уравнения (вздох!) и подставить выражение для ускорения в уравнение, что даст:
v ² /R = г
Перестановка и замена дает решение:
v = SQRT(g • R) = [(9,8 м/с ² ) • (37,1 м)] = SQRT[364 м ² /с ² ] = 19,1 м/с
Это значение скорости можно преобразовать в мили/ч, используя эквивалентность: 2,24 мили/ч = 1 м/с; автомобиль движется со скоростью 42,8 миль/ч .

[ № 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39 | #40 ]

35. Какие показания будут иметь напольные весы, если на них встанет человек массой 72 кг, едущий в лифте, движущемся вверх со скоростью 5,4 м/с ² ?
Ответ: 1,1 x 10 ³ N
Показание шкалы является мерой величины нормальной силы, действующей на человека. Как обычно, начните с диаграммы свободного тела (показана справа). Поскольку ускорение направлено вверх, направленная вверх нормальная сила (F _норма ) больше направленной вниз гравитационной силы (F _грав ). Судя по схеме, сеть F _{9Уравнение 0373 можно записать:}
F _нетто = F _норма — F _грав
Алгебраическая перестановка этого уравнения в сочетании с пониманием того, что F _net = m•a и F _grav = m•g дает следующее решение:
F _норма = F _нетто + F _грав = м•а + м•г = (72 кг) • (5,4 м/с ² ) + (72 кг) • (9,8 м/с ² )
F _норма = 1,1 x 10 ³ N

[ № 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39 | #40 ]

36. Пилот самолета делает вертикальную петлю радиусом 56-2 м. Определить нормальную силу, действующую на тело пилота массой 62,6 кг в верхней части петли, если его скорость по воздуху равна 64,1 м/с.
903:50
Ответ: 3,96 x 10 ³ N
Как обычно, начните с диаграммы свободного тела (показана справа). Из диаграммы можно записать уравнение, связывающее результирующую силу с отдельными силами:
F _нетто = F _норма + F _грав
Поскольку F _net = m•a = m•v ² /R и F _grav = m•g, можно сделать замену и уравнение переписать:
м•в ² /R = F _норма + м•г
Перестановка для решения по норме F дает:
F _норма = m•v ² /R — m•g = (62,6 кг) • (64,1 м/с) ² / (56,2 м) — (62,6 кг) • (9,8 м/с ² )
F _норма = 3,96 x 10 ³ N

[ № 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39 | #40 ]

37. Используйте следующую информацию, чтобы определить ускорение планеты Плутон относительно Солнца.
Масса Солнца = 1,991 x 10 ³⁰ кг
Расстояние от Солнца до Плутона = 5,91 x 10 ¹² м
Ответ: g = 6,56 • 10 ^-6 м/с ²
Ускорение Плутона вызвано гравитационной силой притяжения к Солнцу. Таким образом, один из способов (есть несколько способов) рассчитать a Плутона состоит в том, чтобы определить ускорение свободного падения по направлению к Солнцу в точке орбиты Плутона. Уравнение, подстановка (с использованием значений из учебника) и решение показаны ниже:
г = G • M _солнце / R ² = (6,67 • 10 ^-11 Н•м ² /кг ² ) • (1,991 • 10 ³⁰ кг) / (4,50 • 10 ¹² м) ²
г = 6,56 • 10 ^-6 м/с ²

[ № 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39 | #40 ]

38. Каков период обращения Венеры в земных годах, если она находится на расстоянии 1,08 х 10 ¹¹ метров от Солнца? (Расстояние Земля-Солнце составляет 1,5 х 10 ¹¹ м.)
Ответ: 0,61 года
Этот вопрос исследует отношения R-T. Таким образом, необходимо использовать третий закон Кеплера, согласно которому отношение T ² /R ³ одинаково для всех планет.
T _Земля ² /R _Земля ³ = T _Венера ² /R _Венера ³
(1 год) ² /(1,5 x 10 ¹¹ ) ³ = T _Венера ² /(1,08 x 10 ¹¹ м) 3 90
1 90
Преобразование этого уравнения для решения периода планеты дает уравнение:
T _Венера ² = (1 год) ² • (1,08 x 10 ¹¹ M) ³ /(1,5 x 10 ) ³ = (1 Годовой) ) = (1 год ) ³ = ⁾). • (0,72) ³ = 0,373 года ²
T _Венера = SQRT (0,373 года ² ) = 0,61 года

[ № 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39 | #40 ]

39. Каково гравитационное притяжение между протоном и электроном в атоме водорода, если их размеры 5,3 х 10 ^-11 метров друг от друга? (m _протон = 1,67 x 10 ^-27 кг; m _{электрон} = 9,11×10 ^-31 кг)
Ответ: 3.6•10 ^-47 N
Используйте уравнение всемирного тяготения Ньютона:
F _грав = G • м ₁ • м ₂ /R ²
F _грав = (6,67•10 ^-11 Н•м ² /кг ² ) • (1,67 x 10 ^-27 кг) • (9,11×10 ^-31 кг) /(5,3 x 10 ^-11 м) ²
1
F _грав = 3,6•10 ^-47 N

[ № 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39 | #40 ]

40. Используйте следующую информацию, чтобы определить орбитальную скорость и период обращения спутника, находящегося на высоте 15000 миль над поверхностью земли.
Масса Земли = 5,98 x 10 ²⁴ кг
Радиус Земли = 6,37 x 10 ⁶ м
1609 м = 1,00 мили
Ответы:
Первый шаг — найти расстояние до центра Земли — это R в большинстве уравнений. Высота спутника 15000 миль или 2,41•10 ⁷ м; это расстояние необходимо добавить к радиусу Земли, чтобы определить разделительное расстояние. Радиус Земли равен 6,38•10 ⁶ м; расстояние разделения составляет 3,05•10 ⁷ м. Орбитальную скорость можно вычислить с помощью уравнения орбитальной скорости:
v = SQRT(G•M _{центральный} /R) = SQRT[ (6,67•10 ^-11 Н•м ² /кг ² ) • (5,98•10 ²⁴ кг) / (3,05 •10 ⁷ м) ]
v = SQRT (1,31•10 ⁷ м ² /с ² ) = 3615 м/с
Теперь орбитальный период можно рассчитать с помощью уравнения v = 2•pi•R/T или уравнения второго закона Кеплера [ T ² /R ³ = 4•pi ² /(GM _земля ) ]. Начиная с первого уравнения, алгебра дает:
T = (2•pi•R)/v = [2 • pi • (3,05•10 ⁷ м) / (3615 м/с) ] = 5,30 • 10 ⁴ с = 14,7 ч

[ № 29 | #30 | #31 | #32 | #33 | #34 | #35 | #36 | #37 | #38 | #39| #40 ]

Перейдите к:
Обзорная сессия Главная — Список тем
Круговое движение и гравитация — Главная || Версия для печати || Вопросы со ссылками
Ответы на вопросы: Все || № 1–14 || № 15–28 || № 29-40

Вам также может понравиться…
Пользователи The Review Session часто ищут учебные ресурсы, которые предоставляют им возможности для практики и обзора, включая встроенную обратную связь и инструкции. Если это то, что вы ищете, вам также может понравиться следующее:
Блокнот-калькулятор
Блокнот-калькулятор включает задачи по физике, организованные по темам. Каждая проблема сопровождается всплывающим ответом и звуковым файлом, в котором подробно объясняется, как подходить и решать проблему. Это идеальный ресурс для тех, кто хочет улучшить свои навыки решения проблем.
Посетите: Калькулятор Главная | Блокнот калькулятора — круговое движение и гравитация

Приложение Minds On Physics, серия
Minds On Physics the App («MOP the App») представляет собой серию интерактивных модулей вопросов для учащихся, которые серьезно относятся к улучшению своего концептуального понимания физики. Каждый модуль серии охватывает отдельную тему и далее разбит на подтемы. «Опыт MOP» предоставит учащемуся сложные вопросы, обратную связь и помощь по конкретным вопросам в контексте игровой среды. Он доступен для телефонов, планшетов, компьютеров Chromebook и Macintosh.