Gaya hanya dapat bekerja pada benda material, yang tentu saja memiliki massa. Dengan menggunakan hukum kedua Newton, Anda dapat menentukan massa benda di mana gaya telah bekerja. Tergantung pada sifat gaya, jumlah tambahan mungkin diperlukan untuk mendefinisikan massa dalam hal gaya.
Anda akan perlu
- - akselerometer;
- - rolet;
- - stopwatch;
- - Kalkulator.
Petunjuk
Untuk menghitung massa benda yang dikenai gaya yang diketahui, gunakan rasio yang diturunkan dari hukum kedua Newton. Untuk melakukan ini, gunakan akselerometer untuk mengukur percepatan yang diterima tubuh sebagai hasil gaya. Jika alat ini tidak tersedia, ukur kecepatan pada awal dan akhir waktu pengamatan benda dan bagi perubahan kecepatan dengan waktu. Ini akan menjadi percepatan rata-rata tubuh selama periode waktu yang diukur. Hitung massa dengan membagi nilai gaya yang bekerja pada benda F, diukur dalam m / s? percepatan a, m=F/a. Jika nilai gaya diambil dalam Newton, maka massa akan diperoleh dalam kilogram.
Hitung massa tubuh tempat gaya gravitasi bekerja. Untuk melakukan ini, gantung di dinamometer dan pada skala tentukan gaya yang bekerja pada tubuh. Ini akan menjadi gaya gravitasi. Untuk menentukan massa benda, bagi nilai gaya ini Ft dengan percepatan jatuh bebas g? 9,81 m / s?, m \u003d F / g. Untuk kenyamanan, dalam perhitungan, Anda dapat mengambil nilai g?10 m / s? dalam hal akurasi tinggi dalam menentukan nilai massa dalam kilogram tidak diperlukan.
Ketika sebuah benda bergerak sepanjang lintasan melingkar dengan kecepatan konstan, sebuah gaya juga bekerja padanya. Jika nilainya diketahui, temukan massa benda yang bergerak sepanjang jalur melingkar. Untuk melakukan ini, ukur atau hitung kecepatan tubuh. Ukur dengan speedometer jika memungkinkan. Untuk menghitung kelajuan, ukur jari-jari lintasan benda dengan pita pengukur atau penggaris R dan waktu untuk satu putaran penuh T dengan stopwatch, ini disebut periode rotasi. Kecepatan akan sama dengan produk jari-jari dan angka 6,28, dibagi dengan periode. Temukan massa dengan mengalikan gaya F dengan jari-jari lintasan benda dan membagi hasilnya dengan kuadrat kecepatannya m=F R/v?. Untuk mendapatkan hasil dalam kilogram, ukur kecepatan dalam meter per detik, jari-jari dalam meter, dan gaya dalam Newton.
Saya tidak mengerti pelajaran fisika dan saya tidak tahu bagaimana menentukan gaya gravitasi!
Menjawab
Gravitasi adalah sifat benda-benda bermassa untuk saling tarik menarik. Benda yang memiliki massa selalu saling tarik menarik. Daya tarik benda-benda dengan massa yang sangat besar pada skala astronomi menciptakan kekuatan yang signifikan yang menyebabkan dunia seperti yang kita kenal.
Gaya gravitasi adalah penyebab gravitasi bumi, akibatnya benda-benda jatuh di atasnya. Karena gaya gravitasi, Bulan mengelilingi Bumi, Bumi dan planet-planet lain mengelilingi Matahari, dan Tata Surya mengelilingi pusat Galaksi.
Dalam fisika, gravitasi adalah gaya yang digunakan benda untuk bekerja pada penyangga atau suspensi vertikal. Gaya ini selalu diarahkan vertikal ke bawah.
F adalah gaya yang digunakan tubuh untuk bekerja. Diukur dalam newton (N).
m adalah massa (berat) tubuh. Diukur dalam kilogram (kg)
g adalah percepatan jatuh bebas. Diukur dalam newton dibagi kilogram (N/kg). Nilainya konstan dan rata-rata di atas permukaan bumi adalah 9,8 N/kg.
Bagaimana cara menentukan gaya tarik menarik?
Contoh:
Biarkan massa koper menjadi 15 kg, maka untuk mencari gaya tarik koper ke bumi, kita menggunakan rumus:
F \u003d m * g \u003d 15 * 9,8 \u003d 147 N.
Artinya, gaya tarik koper adalah 147 newton.
Nilai g untuk planet Bumi tidak sama - di ekuator adalah 9,83 N/kg, dan di kutub 9,78 N/kg. Oleh karena itu, mereka mengambil nilai rata-rata yang kami gunakan untuk perhitungan. Nilai akurat untuk berbagai wilayah di planet ini digunakan dalam industri kedirgantaraan, dan mereka juga diperhatikan dalam olahraga, ketika atlet berlatih untuk kompetisi di negara lain.
Catatan sejarah: untuk pertama kalinya ia menghitung g dan menurunkan rumus gravitasi, atau lebih tepatnya rumus gaya yang digunakan benda pada benda lain, pada tahun 1687, fisikawan Inggris terkenal Isaac Newton. Untuk menghormatinya, unit pengukuran gaya dinamai. Ada legenda bahwa Newton mulai menyelidiki masalah gravitasi setelah sebuah apel jatuh di kepalanya.
bagaimana mencari kecepatan benda, mengetahui massanya dan gaya yang diterapkan padanya?
Ada proyektil 5 gram, gaya 1,5N diterapkan padanya.
Gaya gesekan - Fisika dalam eksperimen dan eksperimen
Apakah ada cara untuk mengetahui kecepatannya?
Jika ya, ciri-ciri lain apa yang harus diketahui?
Mari kita bayangkan bahwa kita memiliki karakteristik ini. Rumus apa yang kemudian akan digunakan untuk menghitung kecepatan benda ini?
Tidak ada fitur tambahan. Gaya merupakan prasyarat untuk percepatan menurut hukum kedua Newton a=F/m. Tetapi kecepatan pada setiap momen waktu ditemukan dengan rumus v=v0at. Oleh karena itu, untuk mengetahui kelajuan, perlu juga diketahui nilai awalnya dan berapa lama waktu yang telah berlalu dari sekarang.
Tetapi jika kita berbicara secara khusus tentang proyektil, maka semuanya menjadi jauh lebih rumit. Gaya diterapkan pada proyektil hanya sampai saat proyektil meninggalkan laras dan, terlebih lagi, tidak konstan. Gaya itu sendiri berubah sebanding dengan tekanan gas bubuk. Kurva tekanan ditunjukkan pada gambar.
Perhitungan kecepatan dan tekanan sudah dilakukan menurut rumus balistik, misalnya sebagai berikut:
di mana l adalah lintasan di dalam laras, L adalah panjang bagian yang digunting, a,b,φ adalah konstanta serbuk, S adalah luas penampang laras.
Tetapi bahkan dalam ketapel, gaya yang dihasilkan tidak konstan, tetapi berbanding terbalik dengan tegangan karet, dan kecepatan awal akan tergantung pada gaya variabel, massa, dan waktu tembakan ini. Oleh karena itu, menurut data tersebut (hanya gaya dan massa), Anda sebenarnya tidak dapat menghitung apa pun.
Dalam hal ini, Anda perlu menerapkan 2 hukum Newton, tetapi tidak dalam bentuk biasa untuk kita, tetapi dalam bentuk diferensial:
F=(p2-p1)/t, di mana F adalah gaya yang diterapkan pada tubuh, p1 adalah momentum tubuh sebelum menerapkan gaya, p2 adalah momentum tubuh setelah penerapan kekuatan, t - waktu penerapan gaya.
Dengan kata lain, nilai yang dihasilkan dari gaya yang diterapkan pada tubuh adalah perubahan momentum tubuh ini per satuan waktu. Dalam bentuk inilah Newton menurunkan hukumnya sendiri.
Mari kita terapkan rumus ini.
Seperti yang saya pahami, kecepatan proyektil asli adalah 0, sebagai berikut yang ke-2 hukum Newton mengambil bentuk:
Setelah melukiskan momentum dan menyatakan kecepatan, kita memperoleh:
Dapat dilihat dari rumus yang diperoleh bahwa untuk mencari kecepatan, kita harus mengetahui waktu. Memang, semakin banyak waktu gaya diterapkan pada tubuh, semakin akan mempercepat tubuh (atau memperlambatnya jika arah gaya dan arah kecepatan berlawanan).
Bayangkan bahwa t=1 s.
Jadi, untuk mencari kecepatan benda, dalam hal ini kita harus mengetahui gaya yang bekerja pada benda, massa benda, dan waktu gaya yang bekerja pada benda (dengan asumsi benda dalam keadaan diam).
Biarkan seseorang mengoreksi saya jika saya salah, tetapi menurut saya di sini adalah hukum ke-2 Newton. Secara umum, ini adalah pribadi dari gaya dibagi massa!
Jika gaya 1,5 N diberikan (dan tidak dihilangkan) pada benda bermassa 5 g, maka menurut hukum kedua Newton, benda itu akan memberikan percepatan a = F / m = 1,5 / 0,005 = 300 m / s^ 2. Di bawah aksi percepatan ini, tubuh akan mulai meningkatkan kecepatannya sesuai dengan hukum v=at, di mana t adalah waktu gaya. Jadi, dengan mengetahui rumusnya, Anda dapat menghitung kecepatan tubuh dalam momen waktu.
Dalam sedetik - 1,5 / 0,005 \u003d 300 m / s. Setelah 2 detik - 600 m / s. Setelah 3 detik - 900 m / s. Setelah 4 detik - 1,2 km / s. Setelah 5 detik - 1,5 km / s. Setelah 10 detik - 3 km / s. Setelah 20 detik - 6 km / s. Dan dalam setengah menit, kecepatannya akan mencapai 8 km / s, dan jika proyektil tidak menempel ke Bumi pada saat itu, ia akan mulai menjauh dari permukaan bumi.
Jika kita mempertimbangkan masalah ini dari sudut pandang pengetahuan sekolah, maka F \u003d ma, F - gaya, m - massa, a - percepatan. Untuk menemukan kecepatan setiap saat, cukup dengan mengalikan percepatan dengan waktu. Jika kita memperhitungkan bahwa ada gaya gesekan, kemudian gaya itu diterapkan tidak seragam dan tidak konstan, maka diperlukan data tambahan.
Kecepatan dapat ditentukan dengan rumus: v = Ft/m.
Artinya, agar berhasil memecahkan masalah, kita kekurangan satu kuantitas fisik lagi, yaitu waktu.
Abstrak
Cara menemukan massa, mengetahui kekuatan pada tahun 2017 cara mengetahuinya. Bagaimana menemukan kekuatan gesekan slip f rumus gesekan. Bagaimana menentukan koefisien gesekan tergelincir? Di sini, gaya elastis pegas dinamometer seimbang memaksa gesekan Bagaimana penuh arti massa. Bagaimana cara mencari koefisien gesekan? rumus gaya gesekan. Itu selalu ada, karena benda yang benar-benar halus tidak ada. Mencari gaya gesek. Tolong beritahu saya bagaimana menemukan. yang akan melewati tubuh, mengetahui kekuatan gesekan, massa dan kecepatan tubuh??? Kami menemukan memaksa gesekan. rumus gaya gesekan. Sebelum menemukan gaya gesekan, rumusnya memiliki bentuk yang berbeda (f=? Cara mencari percepatan - wikiHow. Cara mencari percepatan. Untuk mencari percepatan, bagi gaya dengan massa percepatan. Cara menghitung gaya .Cari massa, penuh arti kekuatan dan percepatan. Jika Anda mengetahui gaya dan percepatan suatu benda, Bagaimana caranya. sebagai mencari- Koefisien gesekan mengetahui massa dan gaya. Pengetahuan sekolah.
Percepatan mencirikan laju perubahan kecepatan benda yang bergerak. Jika kecepatan suatu benda tetap, maka ia tidak mengalami percepatan.
Percepatan hanya terjadi ketika kecepatan tubuh berubah. Jika kecepatan suatu benda bertambah atau berkurang dengan suatu nilai konstan, maka benda tersebut bergerak dengan percepatan konstan. Percepatan diukur dalam meter per detik per detik (m/s2) dan dihitung dari dua kecepatan dan waktu, atau dari gaya yang diterapkan pada benda.
Langkah
- 1 a = v / t
- 2 Definisi variabel. Anda dapat menghitung v dan t dengan cara berikut: v \u003d vk - vn dan t \u003d tk - tn, di mana vk- kecepatan akhir vn- kecepatan awal, tk- akhir waktu tn- waktu mulai.
- 3
- Tulis rumusnya: a \u003d v / t \u003d (vk - vn) / (tk - tn)
- Tulis variabel: vk= 46,1 m/s, vn= 18,5 m/s, tk= 2,47 s, tn= 0 detik
- Perhitungan: sebuah
- Tulis rumusnya: a \u003d v / t \u003d (vk - vn) / (tk - tn)
- Tulis variabel: vk= 0 m/s, vn= 22,4 m/s, tk= 2,55 s, tn= 0 detik
- Perhitungan: sebuah
- 1 hukum kedua Newton.
- Fres = m x a, di mana Fres m- massa tubuh, sebuah adalah percepatan tubuh.
- 2 Temukan massa tubuh.
- Ingat bahwa 1 N = 1 kg∙m/s2.
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
3 Menguji pengetahuan Anda
- 1 arah percepatan.
- 2 Arah kekuatan.
- 3 kekuatan yang dihasilkan.
- Solusi: Kondisi masalah ini dirancang untuk membingungkan Anda. Sebenarnya, semuanya sangat sederhana. Gambarlah diagram arah gaya, sehingga Anda akan melihat bahwa gaya 150 N diarahkan ke kanan, gaya 200 N juga diarahkan ke kanan, tetapi gaya 10 N diarahkan ke kiri. Jadi, gaya yang dihasilkan adalah: 150 + 200 - 10 = 340 N. Percepatan adalah: a = F/m = 340/400 = 0,85 m/s2.
Menentukan gaya atau momen gaya, jika massa atau momen inersia benda diketahui, memungkinkan Anda untuk mengetahui hanya percepatannya, yaitu seberapa cepat kecepatan akan berubah
bahu kekuatan- tegak lurus dijatuhkan dari sumbu rotasi ke garis aksi gaya.
Tautan tulang dalam tubuh manusia adalah pengungkit. Dalam hal ini, hasil kerja otot ditentukan tidak begitu banyak oleh gaya yang dikembangkannya, tetapi oleh momen gaya. Ciri dari struktur sistem muskuloskeletal manusia adalah nilai kecil dari bahu kekuatan traksi otot. Pada saat yang sama, gaya eksternal, seperti gravitasi, memiliki bahu yang besar (Gbr. 3.3). Oleh karena itu, untuk melawan momen gaya eksternal yang besar, otot harus mengembangkan gaya traksi yang besar.
Beras. 3.3. Fitur kerja otot rangka manusia
Momen gaya dianggap positif jika gaya menyebabkan benda berputar berlawanan arah jarum jam, dan negatif jika benda berputar searah jarum jam. pada gambar. 3.3. gravitasi halter menciptakan momen gaya negatif, karena cenderung memutar lengan bawah di sendi siku searah jarum jam. Gaya traksi otot fleksor lengan bawah menciptakan momen positif, karena cenderung memutar lengan bawah di sendi siku berlawanan arah jarum jam.
impuls momentum(Sm) - ukuran dampak momen gaya relatif terhadap sumbu tertentu selama periode waktu tertentu.
momentum (Ke) & besaran vektor, ukuran gerak rotasi suatu benda, yang mencirikan kemampuannya untuk ditransmisikan ke benda lain dalam bentuk gerakan mekanis. Momentum ditentukan oleh rumus: K= J .
Momentum selama gerak rotasi analog dengan momentum tubuh (momentum) selama gerak translasi.
Contoh. Saat melakukan lompatan ke dalam air setelah melakukan tolakan dari jembatan, momen kinetik tubuh manusia ( Ke) tetap tidak berubah. Oleh karena itu, jika momen inersia (J) dikurangi, yaitu mengelompokkan, kecepatan sudut meningkat.Sebelum memasuki air, atlet meningkatkan momen inersia (meluruskan), sehingga mengurangi kecepatan sudut rotasi.
Bagaimana menemukan percepatan melalui gaya dan massa?
Berapa banyak kecepatan yang telah berubah dapat ditemukan dengan menentukan momentum gaya. Impuls gaya - ukuran dampak gaya pada tubuh untuk periode waktu tertentu (dalam gerakan translasi): S = F*Dt = m*Dv. Dalam kasus aksi simultan beberapa gaya, jumlah momentumnya sama dengan momentum resultannya untuk waktu yang sama. Ini adalah impuls gaya yang menentukan perubahan kecepatan. Dalam gerakan rotasi, impuls gaya sesuai dengan impuls momen gaya - ukuran dampak gaya pada tubuh relatif terhadap sumbu tertentu untuk periode waktu tertentu: Sz = Mz * Dt.
Karena impuls gaya dan momentum momen gaya, perubahan gerak terjadi, tergantung pada karakteristik inersia tubuh dan dimanifestasikan dalam perubahan kecepatan (momentum dan momen momentum - momen kinetik).
Jumlah gerak adalah ukuran gerak translasi suatu benda, yang mencirikan kemampuan gerak ini untuk ditransmisikan ke benda lain: K = m * v. Perubahan momentum sama dengan momentum gaya: DK = F*Dt = m*Dv = S.
Momentum adalah ukuran gerak rotasi suatu benda, yang mencirikan kemampuan gerak ini untuk ditransmisikan ke benda lain: Kya = I*w = m*v*r. Jika benda dihubungkan dengan sumbu rotasi yang tidak melalui CM-nya, maka momentum sudut total terdiri dari momentum sudut benda terhadap sumbu yang melalui CM-nya sejajar dengan sumbu luar (I0 * w) dan momentum sudut suatu titik yang memiliki massa benda dan berjarak dari sumbu rotasi pada jarak yang sama dengan CM: L = I0*w + m*r2*w.
Ada hubungan kuantitatif antara momen momentum (momen kinetik) dan momen impuls gaya: DL = Mz*Dt = I*Dw = Sz.
Informasi terkait:
Mencari situs:
Percepatan mencirikan laju perubahan kecepatan benda yang bergerak. Jika kecepatan suatu benda tetap, maka ia tidak mengalami percepatan. Percepatan hanya terjadi ketika kecepatan tubuh berubah. Jika kecepatan suatu benda bertambah atau berkurang dengan suatu nilai konstan, maka benda tersebut bergerak dengan percepatan konstan. Percepatan diukur dalam meter per detik per detik (m/s2) dan dihitung dari dua kecepatan dan waktu, atau dari gaya yang diterapkan pada benda.
Langkah
1 Perhitungan percepatan rata-rata pada dua kecepatan
- 1 Rumus untuk menghitung percepatan rata-rata. Percepatan rata-rata suatu benda dihitung dari kecepatan awal dan akhir (kecepatan adalah kecepatan gerakan dalam arah tertentu) dan waktu yang diperlukan tubuh untuk mencapai kecepatan akhir. Rumus untuk menghitung percepatan: a = v / t, di mana a adalah percepatan, v adalah perubahan kecepatan, t adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai kecepatan akhir.
- Satuan percepatan adalah meter per detik per detik, yaitu m/s2.
- Percepatan adalah besaran vektor, yaitu diberikan baik oleh nilai dan arah. Nilai adalah karakteristik numerik dari percepatan, dan arah adalah arah gerakan tubuh. Jika tubuh melambat, maka akselerasinya akan negatif.
- 2 Definisi variabel. Anda dapat menghitung v dan t dengan cara berikut: v \u003d vk - vn dan t \u003d tk - tn, di mana vk- kecepatan akhir vn- kecepatan awal, tk- akhir waktu tn- waktu mulai.
- Karena percepatan memiliki arah, selalu kurangi kecepatan awal dari kecepatan akhir; jika tidak, arah percepatan yang dihitung akan salah.
- Jika waktu awal tidak diberikan dalam soal, maka diasumsikan bahwa tn = 0.
- 3 Cari percepatan dengan menggunakan rumus. Pertama, tulis rumus dan variabel yang diberikan kepada Anda. Rumus: a \u003d v / t \u003d (vk - vn) / (tk - tn). Kurangi kecepatan awal dari kecepatan akhir, lalu bagi hasilnya dengan rentang waktu (perubahan waktu). Anda akan mendapatkan percepatan rata-rata untuk jangka waktu tertentu.
- Jika kecepatan akhir lebih kecil dari kecepatan awal, maka akselerasi memiliki nilai negatif, yaitu, tubuh melambat.
- Contoh 1: Sebuah mobil dipercepat dari 18,5 m/s menjadi 46,1 m/s dalam 2,47 s. Cari percepatan rata-rata.
- Tulis rumusnya: a \u003d v / t \u003d (vk - vn) / (tk - tn)
- Tulis variabel: vk= 46,1 m/s, vn= 18,5 m/s, tk= 2,47 s, tn= 0 detik
- Perhitungan: sebuah\u003d (46,1 - 18,5) / 2,47 \u003d 11,17 m / s2.
- Contoh 2: Sebuah sepeda motor mulai mengerem dengan kecepatan 22,4 m/s dan berhenti setelah 2,55 detik. Cari percepatan rata-rata.
- Tulis rumusnya: a \u003d v / t \u003d (vk - vn) / (tk - tn)
- Tulis variabel: vk= 0 m/s, vn= 22,4 m/s, tk= 2,55 s, tn= 0 detik
- Perhitungan: sebuah\u003d (0 - 22,4) / 2,55 \u003d -8,78 m / s2.
2 Perhitungan percepatan dengan gaya
- 1 hukum kedua Newton. Menurut hukum kedua Newton, sebuah benda akan dipercepat jika gaya yang bekerja padanya tidak seimbang satu sama lain. Percepatan tersebut tergantung pada gaya resultan yang bekerja pada tubuh. Menggunakan hukum kedua Newton, Anda dapat menemukan percepatan suatu benda jika Anda mengetahui massanya dan gaya yang bekerja pada benda itu.
- Hukum kedua Newton dijelaskan dengan rumus: Fres = m x a, di mana Fres adalah gaya resultan yang bekerja pada benda, m- massa tubuh, sebuah adalah percepatan tubuh.
- Saat bekerja dengan rumus ini, gunakan satuan sistem metrik, di mana massa diukur dalam kilogram (kg), gaya dalam newton (N), dan percepatan dalam meter per detik per detik (m/s2).
- 2 Temukan massa tubuh. Untuk melakukan ini, letakkan tubuh pada timbangan dan temukan massanya dalam gram. Jika Anda melihat tubuh yang sangat besar, cari massanya di buku referensi atau di Internet. Massa benda besar diukur dalam kilogram.
- Untuk menghitung percepatan menggunakan rumus di atas, Anda harus mengubah gram menjadi kilogram. Bagi massa dalam gram dengan 1000 untuk mendapatkan massa dalam kilogram.
- 3 Temukan gaya yang dihasilkan yang bekerja pada tubuh. Gaya yang dihasilkan tidak seimbang dengan gaya lain. Jika dua gaya yang berlawanan arah bekerja pada sebuah benda, dan salah satunya lebih besar dari yang lain, maka arah gaya yang dihasilkan bertepatan dengan arah gaya yang lebih besar. Percepatan terjadi ketika suatu gaya bekerja pada suatu benda yang tidak seimbang dengan gaya lain dan yang menyebabkan perubahan kecepatan benda ke arah gaya tersebut.
- Misalnya, Anda dan saudara Anda sedang menarik tali. Anda menarik tali dengan gaya 5 N dan saudara Anda menarik tali (berlawanan arah) dengan gaya 7 N. Gaya totalnya adalah 2 N dan diarahkan ke arah saudara Anda.
- Ingat bahwa 1 N = 1 kg∙m/s2.
- 4 Ubah rumus F = ma untuk menghitung percepatan. Untuk melakukan ini, bagi kedua sisi rumus ini dengan m (massa) dan dapatkan: a = F / m. Jadi, untuk menemukan percepatan, bagi gaya dengan massa benda yang dipercepat.
- Gaya berbanding lurus dengan percepatan, yaitu semakin besar gaya yang bekerja pada benda, semakin cepat percepatannya.
- Massa berbanding terbalik dengan percepatan, yaitu semakin besar massa benda, semakin lambat percepatannya.
- 5 Hitung percepatan menggunakan rumus yang dihasilkan. Percepatan sama dengan hasil bagi gaya resultan yang bekerja pada benda dibagi dengan massanya. Substitusikan nilai yang diberikan kepada Anda ke dalam rumus ini untuk menghitung percepatan tubuh.
- Contoh: gaya sebesar 10 N bekerja pada benda bermassa 2 kg. Temukan percepatan tubuh.
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
3 Menguji pengetahuan Anda
- 1 arah percepatan. Konsep ilmiah percepatan tidak selalu sesuai dengan penggunaan besaran ini dalam kehidupan sehari-hari. Ingatlah bahwa percepatan memiliki arah; percepatan bernilai positif jika diarahkan ke atas atau ke kanan; percepatan memiliki nilai negatif jika diarahkan ke bawah atau ke kiri. Periksa kebenaran solusi Anda berdasarkan tabel berikut:
- 2 Arah kekuatan. Ingatlah bahwa percepatan selalu searah dengan gaya yang bekerja pada tubuh. Dalam beberapa tugas, data diberikan yang tujuannya untuk menyesatkan Anda.
- Contoh: Sebuah perahu mainan bermassa 10 kg bergerak ke utara dengan percepatan 2 m/s2. Angin bertiup ke arah barat bekerja pada perahu dengan gaya 100 N. Tentukan percepatan perahu ke arah utara.
- Penyelesaian: Karena gaya tegak lurus terhadap arah gerak, maka gaya tersebut tidak mempengaruhi gerak pada arah tersebut. Oleh karena itu, percepatan perahu ke arah utara tidak akan berubah dan akan sama dengan 2 m/s2.
- 3 kekuatan yang dihasilkan. Jika beberapa gaya bekerja pada tubuh sekaligus, temukan gaya yang dihasilkan, dan kemudian lanjutkan untuk menghitung percepatan. Pertimbangkan masalah berikut (dalam dua dimensi):
- Vladimir menarik (di sebelah kanan) wadah 400 kg dengan gaya 150 N. Dmitry mendorong (di sebelah kiri) wadah dengan gaya 200 N. Angin bertiup dari kanan ke kiri dan bekerja pada wadah dengan gaya 10 N. Tentukan percepatan wadah.
- Solusi: Kondisi masalah ini dirancang untuk membingungkan Anda. Sebenarnya, semuanya sangat sederhana.
hukum kedua Newton
Gambarlah diagram arah gaya, sehingga Anda akan melihat bahwa gaya 150 N diarahkan ke kanan, gaya 200 N juga diarahkan ke kanan, tetapi gaya 10 N diarahkan ke kiri. Jadi, gaya yang dihasilkan adalah: 150 + 200 - 10 = 340 N. Percepatan adalah: a = F/m = 340/400 = 0,85 m/s2.
Dikirim oleh: Veselova Kristina. 06-11-2017 17:28:19
Kembali ke indeks
Pelajaran 5. KETERGANTUNGAN MASSA PADA KECEPATAN. DINAMIKA RELATIFISTIK
Hukum mekanika Newton tidak sesuai dengan konsep spatio-temporal baru pada kecepatan tinggi. Hanya pada kecepatan rendah, ketika konsep klasik ruang dan waktu berlaku, hukum kedua Newton
tidak berubah bentuknya ketika berpindah dari satu kerangka acuan inersia ke kerangka acuan lainnya (prinsip relativitas terpenuhi).
Tetapi pada kecepatan tinggi, hukum ini dalam bentuknya yang biasa (klasik) tidak adil.
Menurut hukum kedua Newton (2.4), gaya konstan yang bekerja pada benda untuk waktu yang lama dapat memberikan kecepatan tinggi yang sewenang-wenang pada benda. Namun kenyataannya, kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah batasnya, dan dalam keadaan apa pun benda tidak dapat bergerak dengan kecepatan melebihi kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Perubahan yang sangat kecil dalam persamaan gerak benda diperlukan agar persamaan ini benar pada kecepatan gerak yang tinggi. Pertama, mari kita beralih ke bentuk penulisan hukum kedua dinamika, yang digunakan oleh Newton sendiri:
di mana adalah momentum tubuh. Dalam persamaan ini, massa tubuh dianggap tidak tergantung pada kecepatan.
Sangat mengejutkan bahwa persamaan (2.5) tidak berubah bentuknya bahkan pada kecepatan tinggi.
Perubahan hanya menyangkut massa. Ketika kecepatan tubuh meningkat, massanya tidak tetap, tetapi meningkat.
Ketergantungan massa pada kecepatan dapat ditemukan berdasarkan asumsi bahwa hukum kekekalan momentum juga berlaku di bawah ide-ide baru tentang ruang dan waktu. Perhitungannya terlalu rumit. Kami hanya menyajikan hasil akhir.
Jika melalui m0 menunjukkan massa tubuh saat istirahat, maka massa m tubuh yang sama, tetapi bergerak dengan kecepatan , ditentukan oleh rumus
Gambar 43 menunjukkan ketergantungan massa tubuh pada kecepatannya. Dapat dilihat dari gambar bahwa pertambahan massa semakin besar, semakin dekat kecepatan benda dengan kecepatan cahaya. dengan.
 |
Pada kecepatan gerak yang jauh lebih kecil daripada kecepatan cahaya, ekspresinya sangat sedikit berbeda dari kesatuan. Jadi, dengan kecepatan yang lebih modern daripada roket luar angkasa kamu" 10 km/s kita dapatkan =0,99999999944 .
Oleh karena itu, tidak mengherankan bahwa tidak mungkin untuk melihat peningkatan massa dengan peningkatan kecepatan pada kecepatan gerakan yang relatif rendah. Tapi partikel elementer dalam akselerator partikel modern mencapai kecepatan yang luar biasa. Jika kecepatan sebuah partikel hanya 90 km/s lebih kecil dari kecepatan cahaya, maka massanya bertambah 40 kali lipat.
Perhitungan gaya F
Akselerator elektron yang kuat mampu mempercepat partikel-partikel ini ke kecepatan yang hanya 35-50 m/s lebih kecil dari kecepatan cahaya. Dalam hal ini, massa elektron meningkat sekitar 2000 kali. Agar elektron seperti itu dapat disimpan dalam orbit melingkar, gaya harus bekerja padanya dari sisi medan magnet, 2000 kali lebih besar dari yang diharapkan, tidak memperhitungkan ketergantungan massa pada kecepatan. Mekanika Newton tidak mungkin lagi digunakan untuk menghitung lintasan partikel cepat.
Dengan mempertimbangkan hubungan (2.6), momentum tubuh sama dengan:
Hukum dasar dinamika relativistik ditulis dalam bentuk yang sama:
Namun, momentum tubuh, di sini ditentukan oleh rumus (2.7), dan bukan hanya produk.
Jadi, massa, yang dianggap konstan sejak zaman Newton, sebenarnya bergantung pada kecepatan.
Saat kecepatan gerakan meningkat, massa tubuh, yang menentukan sifat inersianya, meningkat. Pada u®c massa tubuh sesuai dengan persamaan (2.6) meningkat tanpa batas ( m®¥); oleh karena itu, percepatan cenderung nol dan kecepatan praktis berhenti meningkat, tidak peduli berapa lama gaya bekerja.
Kebutuhan untuk menggunakan persamaan gerak relativistik dalam perhitungan akselerator partikel bermuatan berarti bahwa teori relativitas telah menjadi ilmu teknik di zaman kita.
Hukum mekanika Newton dapat dianggap sebagai kasus khusus mekanika relativistik, yang berlaku pada kecepatan gerak benda yang jauh lebih kecil daripada kecepatan cahaya.
Persamaan gerak relativistik, yang memperhitungkan ketergantungan massa pada kecepatan, digunakan dalam desain akselerator partikel elementer dan perangkat relativistik lainnya.
? 1 . Tuliskan rumus ketergantungan massa tubuh pada kecepatan gerakannya. 2 . Dalam kondisi apa massa benda dianggap tidak bergantung pada kecepatan?
rumus dalam matematika, aljabar linier dan geometri
100. Ekspresi energi kinetik dalam hal massa dan kecepatan tubuh
Kita melihat pada 97 dan 98 bahwa adalah mungkin untuk membuat simpanan energi potensial dengan menyebabkan suatu gaya melakukan kerja dengan mengangkat beban atau menekan pegas. Dengan cara yang sama, adalah mungkin untuk menciptakan pasokan energi kinetik sebagai hasil dari kerja gaya apa pun. Memang, jika tubuh menerima percepatan di bawah aksi gaya eksternal dan bergerak, maka gaya ini bekerja, dan tubuh memperoleh kecepatan, yaitu, memperoleh energi kinetik. Misalnya, gaya tekanan gas bubuk dalam laras pistol, mendorong peluru, bekerja, yang dengannya pasokan energi kinetik peluru dibuat. Sebaliknya, jika karena gerakan peluru dilakukan kerja (misalnya peluru naik atau menabrak rintangan, menghasilkan kehancuran), maka energi kinetik peluru berkurang.
Kita dapat melacak transisi usaha menjadi energi kinetik dengan menggunakan contoh ketika hanya satu gaya yang bekerja pada benda (dalam kasus banyak gaya, ini adalah resultan dari semua gaya yang bekerja pada benda). Misalkan gaya konstan mulai bekerja pada benda bermassa , yang diam; di bawah aksi gaya, tubuh akan bergerak secara seragam dengan percepatan. Setelah menempuh jarak dalam arah gaya, tubuh akan memperoleh kecepatan yang terkait dengan jarak yang ditempuh dengan rumus (§ 22). Dari sini kita menemukan pekerjaan gaya:
.
Dengan cara yang sama, jika gaya yang diarahkan pada gerakannya mulai bekerja pada benda yang bergerak dengan kecepatan, maka ia akan memperlambat gerakannya dan berhenti, setelah melakukan pekerjaan melawan gaya yang bekerja, juga sama dengan . Ini berarti bahwa energi kinetik suatu benda yang bergerak sama dengan setengah hasil kali massanya dan kuadrat kecepatannya:
Karena perubahan energi kinetik, serta perubahan energi potensial, sama dengan pekerjaan (positif atau negatif) yang dihasilkan oleh perubahan ini, energi kinetik juga diukur dalam satuan kerja, yaitu, dalam joule.
100.1. Sebuah benda bermassa bergerak dengan kecepatan inersia. Sebuah gaya mulai bekerja pada tubuh di sepanjang arah gerakan tubuh, sebagai akibatnya, setelah beberapa saat, kecepatan tubuh menjadi sama dengan . Tunjukkan bahwa peningkatan energi kinetik tubuh sama dengan kerja yang dihasilkan oleh gaya, untuk kasus ketika kecepatan: a) meningkat; b) menurun; c) perubahan tanda.
100.2. Berapa banyak pekerjaan yang dihabiskan untuk: menginformasikan kereta api yang diam dengan kecepatan 5 m/s atau untuk mempercepatnya dari kecepatan 5 m/s ke kecepatan 10 m/s?
Cara mencari massa mobil dalam fisika
Bagaimana menemukan massa, mengetahui kecepatan
Anda akan perlu
- - pena;
- - Kertas catatan.
Petunjuk
Kasus paling sederhana adalah pergerakan satu benda dengan kecepatan seragam yang diberikan. Jarak yang ditempuh benda tersebut diketahui. Cari waktu tempuh: t = S/v, jam, di mana S adalah jarak, v adalah kecepatan rata-rata tubuh.
Contoh kedua adalah untuk gerakan tubuh yang mendekat. Sebuah mobil bergerak dari titik A ke titik B dengan kecepatan 50 km/jam. Sebuah moped secara bersamaan meninggalkan titik B untuk menemuinya dengan kecepatan 30 km/jam. Jarak titik A dan B adalah 100 km. Diperlukan untuk menemukan waktu setelah mereka akan bertemu.
Tentukan titik temu dengan huruf K. Misalkan jarak AK yang ditempuh mobil adalah x km. Maka lintasan pengendara sepeda motor tersebut adalah 100 km. Dari kondisi permasalahan tersebut dapat disimpulkan bahwa waktu tempuh mobil dan moped adalah sama. Tulis persamaan: x / v \u003d (S-x) / v ', di mana v, v ' adalah kecepatan mobil dan moped. Mengganti data, selesaikan persamaan: x = 62,5 km. Sekarang cari waktu: t = 62,5/50 = 1,25 jam atau 1 jam 15 menit. Contoh ketiga - kondisi yang sama diberikan, tetapi mobil berangkat 20 menit lebih lambat dari moped. Tentukan berapa lama mobil akan menempuh perjalanan sebelum bertemu dengan moped. Tulis persamaan yang mirip dengan persamaan sebelumnya. Namun dalam kasus ini, waktu tempuh moped akan menjadi 20 menit lebih lama daripada mobil. Untuk menyamakan bagian, kurangi sepertiga jam dari sisi kanan ekspresi: x/v = (S-x)/v'-1/3. Cari x - 56,25. Hitung waktu: t = 56,25/50 = 1,125 jam atau 1 jam 7 menit 30 detik.
Contoh keempat adalah masalah pergerakan tubuh dalam satu arah. Sebuah mobil dan sebuah moped bergerak dari titik A dengan kecepatan yang sama, diketahui mobil tersebut berangkat setengah jam kemudian. Berapa lama waktu yang dibutuhkannya untuk menyalip moped?
Dalam hal ini, jarak yang ditempuh kendaraan akan sama. Misalkan waktu tempuh mobil tersebut adalah x jam, maka waktu tempuh sepeda motor tersebut adalah x + 0,5 jam. Anda memiliki persamaan: vx = v'(x+0.5). Selesaikan persamaan dengan memasukkan kecepatan dan temukan x - 0,75 jam atau 45 menit.
Contoh kelima - sebuah mobil dan moped dengan kecepatan yang sama bergerak ke arah yang sama, tetapi moped meninggalkan titik B, yang terletak pada jarak 10 km dari titik A, setengah jam sebelumnya. Hitung berapa lama setelah start mobil akan menyusul moped.
Jarak yang ditempuh mobil tersebut adalah 10 km lebih. Tambahkan perbedaan ini ke jalur pengendara dan samakan bagian dari ekspresi: vx = v'(x+0.5)-10. Mengganti nilai kecepatan dan menyelesaikannya, Anda akan mendapatkan jawabannya: t = 1,25 jam atau 1 jam 15 menit.
Percepatan Gaya Elastis
- berapakah kecepatan mesin waktu tersebut?
Bagaimana cara mencari massa?
Banyak dari kita di masa sekolah bertanya-tanya: "Bagaimana menemukan berat badan"? Sekarang kita akan mencoba menjawab pertanyaan ini.
Menemukan massa dalam hal volumenya
Katakanlah Anda memiliki satu barel dua ratus liter yang Anda inginkan. Anda bermaksud untuk mengisinya sepenuhnya dengan bahan bakar diesel yang Anda gunakan untuk memanaskan rumah ketel kecil Anda. Bagaimana menemukan massa barel ini diisi dengan bahan bakar diesel? Mari kita coba selesaikan tugas yang tampaknya sederhana ini bersama Anda.
Memecahkan masalah bagaimana menemukan massa suatu zat dalam hal volumenya cukup mudah. Untuk melakukan ini, gunakan rumus untuk massa jenis suatu zat
di mana p adalah berat jenis zat;
m - massanya;
v - volume yang ditempati.
Gram, kilogram, dan ton akan digunakan sebagai ukuran massa. Ukuran volume: sentimeter kubik, desimeter, dan meter. Berat jenis akan dihitung dalam kg/dm³, kg/m³, g/cm³, t/m³.
Jadi, sesuai dengan kondisi masalahnya, kami memiliki tong dengan volume dua ratus liter yang kami miliki. Ini berarti volumenya adalah 2 m³.
Tetapi Anda ingin tahu cara mencari massa. Dari rumus di atas, diturunkan sebagai berikut:
Pertama kita perlu mencari nilai p - berat jenis bahan bakar diesel. Anda dapat menemukan nilai ini menggunakan direktori.
Dalam buku kita menemukan bahwa p = 860,0 kg/m³.
Kemudian kami mengganti nilai yang diperoleh ke dalam rumus:
m = 860 * 2 = 1720,0 (kg)
Dengan demikian, jawaban atas pertanyaan tentang bagaimana menemukan massa ditemukan. Satu ton tujuh ratus dua puluh kilogram adalah berat dua ratus liter bahan bakar diesel musim panas. Kemudian Anda dapat membuat perkiraan perkiraan berat total laras dan kapasitas rak untuk laras solarium dengan cara yang sama.
Menemukan massa melalui kerapatan dan volume
Sangat sering dalam tugas-tugas praktis dalam fisika seseorang dapat memenuhi jumlah seperti massa, kepadatan dan volume. Untuk memecahkan masalah bagaimana menemukan massa benda, Anda perlu mengetahui volume dan kepadatannya.
Item yang Anda perlukan:
1) Rolet.
2) Kalkulator (komputer).
3) Kapasitas untuk pengukuran.
4) Penguasa.
Diketahui bahwa benda dengan volume yang sama, tetapi terbuat dari bahan yang berbeda, akan memiliki massa yang berbeda (misalnya, logam dan kayu). Massa benda yang terbuat dari bahan tertentu (tanpa rongga) berbanding lurus dengan volume benda yang bersangkutan. Jika tidak, konstanta adalah rasio massa terhadap volume suatu benda. Indikator ini disebut "kepadatan zat." Kami akan menyebutnya sebagai d.
Sekarang diperlukan untuk memecahkan masalah bagaimana mencari massa sesuai dengan rumus d = m/V, di mana
m adalah massa benda (dalam kilogram),
V adalah volumenya (dalam meter kubik).
Jadi, massa jenis suatu zat adalah massa per satuan volumenya.
Jika Anda perlu menemukan kerapatan bahan dari mana suatu benda dibuat, maka Anda harus menggunakan tabel kerapatan, yang dapat ditemukan di buku teks fisika standar.
Volume suatu benda dihitung dengan rumus V = h * S, dimana
V - volume (m³),
H adalah tinggi benda (m),
S adalah luas alas benda (m²).
Jika Anda tidak dapat dengan jelas mengukur parameter geometris tubuh, maka Anda harus menggunakan bantuan hukum Archimedes. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan bejana yang memiliki timbangan yang berfungsi untuk mengukur volume zat cair dan menurunkan benda ke dalam air, yaitu ke dalam bejana yang memiliki bagian. Volume dimana isi kapal akan meningkat adalah volume tubuh yang terbenam di dalamnya.
Mengetahui volume V dan massa jenis d suatu benda, Anda dapat dengan mudah menemukan massanya menggunakan rumus m = d * V. Sebelum menghitung massa, Anda perlu memasukkan semua unit pengukuran ke dalam satu sistem, misalnya, ke dalam SI sistem, yang merupakan sistem pengukuran internasional.
Sesuai dengan rumus di atas, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: untuk mencari nilai massa yang diperlukan dengan volume yang diketahui dan massa jenis yang diketahui, diperlukan untuk mengalikan nilai massa jenis bahan dari mana tubuh dibuat dengan volume tubuh.
Perhitungan massa dan volume tubuh
Untuk menentukan kerapatan suatu zat, perlu untuk membagi massa tubuh dengan volumenya:
Berat badan dapat ditentukan dengan menggunakan timbangan. Bagaimana cara menemukan volume tubuh?
Jika tubuh memiliki bentuk parallelepiped persegi panjang (Gbr. 24), maka volumenya ditemukan dengan rumus
Jika memiliki bentuk lain, maka volumenya dapat ditemukan dengan metode yang ditemukan oleh ilmuwan Yunani kuno Archimedes pada abad ke-3 SM. SM e.
Archimedes lahir di Syracuse di pulau Sisilia. Ayahnya, astronom Phidias, adalah kerabat Hieron, yang lahir pada 270 SM. e. raja kota tempat mereka tinggal.
Tidak semua tulisan Archimedes sampai kepada kita. Banyak dari penemuannya menjadi dikenal berkat penulis kemudian, yang karya-karyanya yang bertahan menggambarkan penemuannya. Jadi, misalnya, arsitek Romawi Vitruvius (abad ke-1 SM) dalam salah satu tulisannya menceritakan kisah berikut: dengan kecerdasan tak terbatas Selama pemerintahannya di Syracuse, Hieron, setelah berhasil menyelesaikan semua kegiatannya, bersumpah untuk menyumbangkan emas mahkota dewa abadi di beberapa kuil. Dia setuju dengan tuannya tentang harga tinggi untuk pekerjaan itu dan memberinya jumlah emas yang dia butuhkan menurut beratnya. Pada hari yang ditentukan, sang majikan membawa pekerjaannya kepada raja, yang mendapati bahwa pekerjaan itu dilaksanakan dengan sangat baik; setelah ditimbang, berat mahkota ditemukan sesuai dengan berat emas yang diberikan.
Setelah itu, kecaman dibuat bahwa bagian dari emas diambil dari mahkota dan jumlah perak yang sama dicampur sebagai gantinya. Hiero marah karena dia telah ditipu, dan, karena tidak menemukan cara untuk menghukum pencurian ini, meminta Archimedes untuk memikirkannya dengan cermat. Dia, tenggelam dalam pemikiran tentang masalah ini, entah bagaimana secara tidak sengaja datang ke pemandian dan di sana, tenggelam ke dalam bak mandi, memperhatikan bahwa sejumlah air mengalir keluar darinya, berapa volume tubuhnya yang terbenam di bak mandi. Mencari tahu sendiri nilai fakta ini, dia, tanpa ragu-ragu, melompat keluar dari bak mandi dengan gembira, pulang telanjang dan dengan suara nyaring memberi tahu semua orang bahwa dia telah menemukan apa yang dia cari. Dia berlari dan meneriakkan hal yang sama dalam bahasa Yunani: “Eureka, Eureka! (Ditemukan, ditemukan!)
Kemudian, tulis Vitruvius, Archimedes mengambil sebuah bejana yang diisi sampai penuh dengan air dan menurunkan ke dalamnya sebuah batangan emas yang beratnya sama dengan sebuah mahkota. Setelah mengukur volume air yang dipindahkan, ia kembali mengisi bejana dengan air dan menurunkan mahkota ke dalamnya. Volume air yang dipindahkan oleh mahkota ternyata lebih besar daripada volume air yang dipindahkan oleh batangan emas. Volume mahkota yang lebih besar berarti mengandung zat yang kurang padat daripada emas. Oleh karena itu, percobaan yang dilakukan oleh Archimedes menunjukkan bahwa sebagian dari emas tersebut dicuri.
Jadi, untuk menentukan volume suatu benda yang bentuknya tidak beraturan, cukup dengan mengukur volume air yang dipindahkan oleh benda tersebut. Dengan gelas ukur (gelas), ini mudah dilakukan.
Jika massa dan massa jenis benda diketahui, volumenya dapat dicari dengan menggunakan rumus berikut dari rumus (10.1):
Ini menunjukkan bahwa untuk menentukan volume suatu benda, massa benda ini harus dibagi dengan kerapatannya.
Jika, sebaliknya, volume tubuh diketahui, maka, mengetahui zat apa yang terdiri darinya, Anda dapat menemukan massanya:
Untuk menentukan massa tubuh, perlu untuk mengalikan kepadatan tubuh dengan volumenya.
1. Metode penentuan volume apa yang Anda ketahui? 2. Apa yang kamu ketahui tentang Archimedes? 3. Bagaimana Anda dapat menemukan massa suatu benda berdasarkan kerapatan dan volumenya? Ambil sebatang sabun yang berbentuk persegi panjang parallelepiped, di mana massanya ditunjukkan. Setelah melakukan pengukuran yang diperlukan, tentukan kerapatan sabun.
Gravitasi adalah jumlah benda yang tertarik ke bumi di bawah pengaruh gaya tariknya. Indikator ini secara langsung tergantung pada berat seseorang atau massa suatu benda. Semakin berat, semakin tinggi. Pada artikel ini, kami akan menjelaskan cara menemukan gaya gravitasi.
Dari kursus fisika sekolah: gaya gravitasi berbanding lurus dengan berat badan. Anda dapat menghitung nilainya menggunakan rumus F \u003d m * g, di mana g adalah koefisien yang sama dengan 9,8 m / s 2. Dengan demikian, untuk seseorang dengan berat 100 kg, gaya tarik-menarik adalah 980. Perlu dicatat bahwa dalam praktiknya semuanya sedikit berbeda, dan banyak faktor yang mempengaruhi gravitasi.Faktor yang mempengaruhi gravitasi:
- jarak dari tanah;
- lokasi geografis tubuh;
- Waktu.
Jika tubuh tidak diseret ke arah horizontal, maka ada baiknya memperhitungkan sudut di mana objek menyimpang dari cakrawala. Hasilnya, rumusnya akan terlihat seperti ini: F=m*g – Fthrust*sin. Gaya gravitasi diukur dalam newton. Untuk perhitungan, gunakan kecepatan yang diukur dalam m/s. Untuk melakukannya, bagi kecepatan dalam km/jam dengan 3,6.
