Равнодействующая сила

4.9.1. При игре в перетягивание каната слева на него действуют два игрока с силами соответственно 250 Н и 300 Н; справа — два игрока, но с силами соответственно 200 Н и 250 Н. В каком направлении будет двигаться канат и чему равна равнодействующая этих сил? Изобразите решение графически.

4.9.2. Два человека тянут канат в противоположные стороны, прикладывая каждый силу 200 Н. Какова сила натяжения каната?

4.9.3. Каково будет показание динамометра, если к его концам приложить две силы — одну в 5 Н, другую — 7 Н, направленные в противоположные стороны?

4.9.4. В комнате на крюке подвешена люстра. Чему равна равнодействующая сил, приложенных к ней? Решение изобразите графически.

4.9.5. На тумбочке стоит телевизор. Чему равна равнодействующая сил, приложенных к нему? Решение изобразите графически.

4.9.6. Кирпич массой 4 кг лежит на столе. Вычислите действующую на, кирпич силу тяжести. Изобразите графически силу тяжести, вес кирпича и силу упругости стола в масштабе 1 см — 10 Н. Какая из этих трех сил изменится, если на кирпич сверху надавить рукой?

4.9.7. Подъемный кран поднимает контейнер весом 5 кН. На некоторой высоте контейнер останавливается. Изобразите силы, действующие на контейнер в этот момент времени, и сравните их по величине. Найдите равнодействующую этих сил.

4.9.8. Капля дождя движется вертикально вниз с постоянной скоростью. Изобразите все силы, действующие на каплю.

4.9.9. Парашютист равномерно спускается вниз. Чему равна равнодействующая сил, приложенных к нему? Решение изобразите графически

4.9.10. Человек спускается на парашюте, двигаясь равномерно. Сила тяжести парашютиста вместе с парашютом 700 Н. Чему равна сила сопротивления воздуха?

4.9.11. С какой силой натягивает лямки парашюта человек массой 80 кг, когда парашют опускается равномерно? Изобразите на рисунке все силы, действующие на человека и на парашют.

4.9.12. Человек, масса которого 70 кг, держит на плечах ящик массой 20 кг. С какой силой человек давит на землю?

4.9.13. Штангист массой тела 140 кг поднимает врывке штангу весом 1,9 кН и 3 с удерживает ее над головой. Какова сила, с которой штангист в это время давит на помост?

4.9.14. Цирковые гимнасты делают упражнение «пирамида». С какой силой они давят на помост, если масса нижнего гимнаста 85 кг, среднего — 75 кг, а верхнего — 50 кг? Решение изобразите графически.

4.9.15. На ящик массой 20 кг, стоящий на полу, оперся человек, прикладывая направленную вниз силу 300 Н. Изобразите все силы, действующие на ящик.

4.9.16. На тело вдоль вертикали действуют две силы — 10 Н и 15 Н. Изобразите эти силы. Сколько вариантов рисунка вы можете сделать?

4.9.17. К телу приложены три силы по 10 Н каждая, направленные вдоль одной прямой. Какой может быть по модулю равнодействующая этих сил? Изобразите на рисунке все возможные случаи.

4.9.18. На рисунке в одном и том же масштабе изобразите силы, приложенные к одному телу, лежащему на горизонтальной поверхности: силу F₁ равную 5 Н и направленную горизонтально, и силу F₂, направленную под углом 45° к горизонту и равную 10 Н. Сколько разных вариантов рисунка можно сделать при такой формулировке задачи?

4.9.19. На тело действуют три силы , и , направленные вдоль одной прямой, причем F₁ = 3 Н, F₂ = 5 Н. Чему равна F₃, если равнодействующая всех трех сил равна 10 Н? Сколько решений имеет эта задача? Сделайте в тетради схематические рисунки, соответствующие каждому из решений.

4.9.20. На легких тросах подвешены два груза (см. рисунок 84). Масса первого груза 10 кг, масса второго 20 кг. Повторите рисунок в тетради и изобразите на нем все силы, действующие на каждый из грузов. Какова сила натяжения троса в точке А? В точке В?

4.9.21. Один конец каната привязан к столбу, а за другой конец с силой 300 Н тянет человек. Какова сила натяжения каната (т.е. каким было бы показание динамометра, если канат заменить динамометром)? Чему равна сила, приложенная к канату со стороны столба? Изобразите на рисунке силы, действующие на канат. Какова равнодействующая этих сил?

4.9.22. К стоящей на полу гире массой 16 кг прикладывают направленную вверх силу 100 Н. Изобразите все силы, действующие на гирю. Чему равна каждая из них?

4.9.23. Может ли тело двигаться вверх, если равнодействующая всех сил, приложенных к телу, направлена вниз? Если да, то приведите пример.

4.9.24. Тело массой 2 кг поднимают, прикладывая к нему вертикальную силу 30 Н. Изобразите все силы, действующие на тело. Будет ли тело подниматься равномерно?

4.9.25. К трактору цепью прикреплено бревно, которое он тащит со скоростью 5 км/ч с усилием 1 кН. Сила тяжести, действующая на бревно, составляет 2 кН. Определите результирующую силу, действующую на бревно.

4.9.26. Если на материальную точку действуют уравновешивающиеся силы, то какой из графиков пути и скорости, представленных на рис. 85, будет справедлив для этого случая?

4.9.27. Изобразите графически две силы – 5 и 2 кН, приложенные к одной точке тела, действующие под углом 90° друг к другу (масштаб: 1 см – 1 кН). Найдите их равнодействующую.

4.9.28. На лодку, привязанную к дереву, растущему на берегу, действует течение реки силой 400 Н и ветер силой 300 Н, дующий с берега перпендикулярно течению. Найдите равнодействующую этих сил.

4.9.29. Равнодействующая сил, приложенных к телу под прямым углом друг к другу, равна 50 Н. Одна из действующих сил равна 40 Н. Найдите вторую действующую силу.

4.9.30. К телу приложены две силы, угол между которыми равен 120°. Определите равнодействующую этих сил, если каждая из них равна 600 Н.

4.9.31. Равнодействующая двух равных по модулю сил, действующих на тело под углом 120° друг к другу, равна 50 Н. Определите действующие силы.

4.9.32. Чему равна равнодействующая трех одинаковых по величине сил, лежащих в одной плоскости и действующих под углом 120° по отношению друг к другу? Силы приложены к одной точке тела. Сделайте чертеж.

4.9.33. На предмет, имеющий массу 6 кг, действуют две силы по 3 Н каждая. Каковы величина и направление ускорения, если: а) силы действуют в одном направлении? б) в противоположных направлениях? в) под углом 90° друг к другу?

4.9.34. Определить силы, растягивающие тросы АВ и ВС, на которых в точке В подвешен груз, если угол между тросом ВС и вертикалью равен 45°, а сила, с которой груз действует на точку подвеса направлена вертикально вниз и по модулю равна F(рис. 86).

4.9.35. На кронштейне ABC висит груз массой m, угол между горизонтальным и наклонным стержнями кронштейна равен 45°. Определить силу, растягивающую горизонтальный стержень и сжимающую наклонный (рис. 87).

4.9.36. На тело одновременно действуют две силы, направленные под прямым углом друг к другу. Одна сила равна 3 Н, а другая — 4 Н. Какова по модулю результирующая сила, действующая на тело?

1) 1 Н. 2) 5 Н. 3) 3,5 Н. 4) 7 Н.

4.9.37. На рисунке 88 показан график зависимости от времени скорости тела, которое скользит вниз по наклонной плоскости. Масса тела равна 50 кг. Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна:

1) 20 Н; 3) 40 Н;

2) 30 Н; 4) 50 Н.

4.9.38. Скорость лыжника при спуске с горы за время, равное 4 с, увеличилась на 6 м/с. Масса лыжника равна 60 кг. Равнодействующая всех сил, действующих на лыжника, равна:

1) 20 Н; 3) 60 Н;

2) 30 Н; 4) 90 Н.

4.9.39. После спуска с сортировочной горки железнодорожная платформа массой 9000 кг имела скорость 2 м/с и двигалась до полной остановки в течение 10 с. Какова равнодействующая всех сил, действовавших на платформу?

1) 900 Н. 2) 1800 Н. 3) 4500 Н. 4) 18 000 Н.

4.9.40. На рисунке 89 изображен график изменения скорости вагона с течением времени в инерциальной системе отсчета. В какие промежутки времени суммарная сила действия на вагон других тел равнялась нулю?

1) От 0 до t₁ и от t₃ до t₄.

2) От t₁ до t₂ и от t₂ до t₃.

3) Во все промежутки времени.

4) Ни в один из промежутков времени.

Сила трения

4.10.1. Почему в процессе шлифовки трущихся поверхностей трение между ними сначала уменьшается, а потом снова возрастает?

4.10.2. Зачем смазывают мылом шуруп перед ввинчиванием его в скрепляемые детали?

4.10.3. Каково назначение насечек на губках тисков и плоскогубцев?

4.10.4. Зачем на шинах автомашин, мотоциклов, колесных тракторов делают глубокий рельефный рисунок (протектор)?

4.10.5. Зачем зимой задние колеса некоторых грузовых автомобилей перевязывают цепями?

4.10.6. В каких случаях машина буксует? Что надо сделать, чтобы сдвинуть машину с места, не пользуясь никакими посторонними силами тяги?

4.10.7. Почему колеса нагруженного автомобиля буксуют на скользкой дороге меньше, чем порожнего?

4.10.8. При езде по хорошей дороге шины туго накачивают. Для чего это делают?

4.10.9. Кирпичи поднимают на склад с помощью наклонного транспортера. Они неподвижны относительно ленты транспортера. Какая сила удерживает их на ленте транспортера?

4.10.10. На равномерно движущейся под углом к горизонту ленте транспортера лежит груз. Как направлена действующая на груз сила трения: в направлении движения или противоположно ему? Рассмотрите случаи, когда груз поднимается и когда он опускается.

4.10.11. Почему трудно удержать в руках только что пойманную рыбу?

4.10.12. Для чего гимнасты перед работой на гимнастических снарядах натирают ладони рук измельченной канифолью?

4.10.13. Почему на мокрой классной доске трудно писать мелом?

4.10.14. Почему космический корабль, отправляемый на Луну с искусственного спутника Земли, может не иметь обтекаемой формы?

4.10.15. Зачем, ныряя с вышки, пловец стремится войти в воду в вертикальном, а не горизонтальном положении?

4.10.16. Почему легче плыть, чем бежать по дну по пояс погруженным в воду?

4.10.17. Выпустите одновременно с одной и той же высоты пустой и полный коробки спичек в одном положении (например, плашмя). Какой из них упадет раньше? Объясните явление.

4.10.18. Вытащенную на берег лодку трудно сдвинуть с места, но если эта же лодка плавает на поверхности воды, ее может сдвинуть с места даже ребенок. Какая особенность «жидкого» трения проявляется в этом случае?

4.10.19. Почему мука или крупа, высыпанные из стакана на стол, образуют горку конической формы, а вода растекается тонким слоем?

4.10.20. Почему мокрая бумага легко рвется?

4.10.21. На полке вагона поезда лежит пассажир, не касаясь стены вагона. Какая сила изменяет скорость пассажира, когда изменяется скорость поезда?

4.10.22. Правильно ли утверждение, что силу тяги автомобиля создает двигатель? Какова природа этой силы? Со стороны какого тела действует эта сила?

4.10.23. Какая сила разгоняет автомобиль, когда водитель нажимает педаль газа?

4.10.24. Какая сила тормозит автомобиль, когда водитель нажимает педаль тормоза?

4.10.25. Какие колеса автомобиля (передние или задние) будут буксовать на скользкой дороге, если ведущие колеса — передние?

4.10.26. Почему коньки хорошо скользят по льду?

4.10.27. В ожидании прибытия царского поезда градоначальник приказал украсить платформу вокзала и натереть рельсы салом, чтобы они блестели. Как, по-вашему, не перестарался ли он?

4.10.28. По третьему закону Ньютона сила, с которой лошадь тянет телегу вперед, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой телега «тянет» лошадь назад. Но телега движется вперед, а лошадь назад не движется. Почему и лошадь, и телега движутся вперед?

4.10.29. К телу, лежащему на горизонтальной поверхности стола, приложили силу 1 Н, направленную горизонтально. Тело осталось в покое. В каком случае это возможно?

4.10.30. Когда брусок тянут вдоль поверхности стола, прикладывая горизонтальную силу F₁= 5 Н, он равномерно скользит по столу. Какая сила трения действует на брусок? Какова будет сила трения, если к покоящемуся бруску приложить горизонтальную силу F₂= 3 Н? F₃ = 10 Н? Изобразите силы трения, действующие на брусок во всех трех случаях. Каково будет движение бруска в каждом из этих случаев?

4.10.31. Пытаясь сдвинуть с места шкаф, на него действуют горизонтальной силой F, постепенно увеличивая ее. Как зависит сила трения, действующая на шкаф со стороны пола, от значения силы F?Нарисуйте график этой зависимости, если известно, что шкаф сдвинулся с места при F = 100 Н.

4.10.32. Сани сдвигаются с места, если к ним приложить горизонтальную силу 90 Н. Какова масса саней, если сила трения составляет 0,045 их веса?

4.10.33. На конце соломинки сидит муравей. Соломинка свободно падает, оставаясь в вертикальном положении. Как изменится продолжительность падения, если муравей во время падения переползет по соломинке снизу вверх?

4.10.34. На столе лежат одна на другой четыре одинаковых пластинки. Нижняя приклеена к столу. В каком случае надо приложить большую силу: чтобы сдвинуть три верхних пластинки вместе или чтобы вытащить вторую сверху, придерживая остальные?

4.10.35. На столе лежат три разных бруска. Чтобы сдвинуть верхний, надо приложить силу 7 Н, а чтобы вытянуть средний, придерживая (но не приподнимая) верхний, надо приложить силу 24 Н. Какую силу надо приложить, чтобы сдвинуть два верхних бруска вместе?

4.10.36. Изобразите силы, действующие на автомобиль, движущийся по горизонтальной дороге, если автомобиль: а) движется равномерно; б) разгоняется.

4.10.37. 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.

4.10.38. Через сколько времени после начала аварийного торможения остановится автобус, движущийся со скоростью 12 м/с, если коэффициент трения при аварийном торможении равен 0,4?

4.10.39. На участке дороги, где установлен дорожный знак, изображенный на рисунке 90, водитель применил аварийное торможение. Инспектор ГАИ обнаружил по следу колес, что тормозной путь равен 12 м. Нарушил ли водитель правила движения, если коэффициент трения (резина по сухому асфальту) равен 0,6?

4.10.40. Конькобежец, масса которого 50 кг, после разгона скользит по льду, пройдя до остановки 40 м. Сила сопротивления постоянна и равна 10 Н. Сколько времени продолжалось торможение и с каким ускорением?

4.10.41. Груженный автомобиль при торможении остановился в течение 3 с, пройдя расстояние 15 м. Определите начальную скорость автомобиля и силу сопротивления, если масса автомобиля с грузом 2000 кг.

4.10.42. На рисунке 91 дан график скорости движения автомобиля. Определите: а) ускорение; б) силу трения; в) время торможения; г) расстояние, пройденное автомобилем за это время; д) коэффициент трения. Масса автомобиля 1300 кг.

4.10.43. При выполнении лабораторной работы по изучению силы трения скольжения ученик заполнил следующую таблицу:

В каком столбце ученик, возможно, ошибся при записи результатов измерений?

1) В пятом. 3) В третьем.

2) В четвертом. 4) В первом.

4.10.44. Санки массой 5 кг движутся по горизонтальной дороге. Сила трения их полозьев о дорогу равна 6 Н. Чему равен коэффициент трения саночных полозьев о дорогу?

1) 8,3. 3) 0,83.

2) 1,2. 4) 0,12.

4.10.45. Парашютист опускается равномерно со скоростью 4 м/с. Масса парашютиста с парашютом равна 150 кг. Сила сопротивления, действующая на парашют, равна:

1) 6000 Н; 3) 1500 Н;

2) 2400 Н; 4) 375 Н.

4.10.46. Мальчик исследовал, как меняется длина пути торможения ящика в зависимости от его массы при одной и той же начальной скорости. Результаты измерений он нанес на координатную плоскость, как показано на рисунке 92. Погрешность измерения пути равна 1 м. Какой будет длина пути торможения ящика массой 10 кг, если продолжить эксперимент?

1) 4 м.

2) 6 м.

3) 8 м.

4) Любая от 0 до 8 м.

4.10.47. Динамометр с прикрепленным к нему бруском тянут влево, как показано на рисунке 93. Брусок движется с постоянной скоростью. Чему равна и куда направлена сила трения, действующая на брусок?

1) 3,9 ±0,1 Н, влево.

2) 3,9 ± 0,2 Н, вправо.

3) 3,95 ± 0,5 Н, вправо.

4) 3,91 ± 0,05 Н, влево.

4.10.48. На рисунке 94 представлены графики 1 и 2 зависимостей силы трения от силы давления. Отношение μ₁/μ₂ коэффициентов трения скольжения равно:

1) 1; 3) 1/2;

2) 2; 4) .

4.10.49. К покоящемуся на шероховатой горизонтальной поверхности телу приложена нарастающая горизонтальная сила тяги F=bt, где b — постоянная величина. На рисунке 95 представлен график зависимости ускорения тела от времени действия силы. Определите коэффициент трения скольжения.

4.10.50. Санки, съехав с горки, движутся далее по горизонтальной дорожке. Уравнение изменения координаты санок на дорожке равно х= 5 + 8t – 3t². Чему равен коэффициент трения полозьев санок о дорожку?

1) 0,4. 3) 0,8.

2) 0,3. 4) 0,6.