Движение под действием нескольких сил

4.11.1. Изобразите все силы, действующие на брусок, лежащий на наклонной плоскости.

4.11.2. Изобразите все силы, действующие на брусок, движущийся вдоль наклонной плоскости. Рассмотрите два случая: а) брусок движется вверх; б) брусок движется вниз.

4.11.3. Лестница прислонена к стене. Изобразите все силы, действующие на лестницу.

4.11.4. Книга прижата к стене горизонтальной силой. Изобразите на рисунке все силы, действующие при этом на книгу, и назовите их.

4.11.5. Изобразите силы, действующие на чемодан, лежащий на полке вагона, когда поезд: а) тормозит на горизонтальной дороге; б) равномерно идет на подъем.

4.11.6. Изобразите на схематическом рисунке силы, которые действуют на брошенный вертикально вверх шар, в тот момент, когда он: а) только что выпущен из руки; б) пролетел вверх половину пути; в) достиг верхней точки; г) пролетел вниз половину пути; д) подлетает к земле. При решении учтите, что сила сопротивления воздуха возрастает с увеличением скорости.

4.11.7. На горизонтальной поверхности лежит доска, на доске — кирпич. Когда к доске прикладывают горизонтальную силу F,система приходит в движение. Нарисовать силы, действующие на кирпич и на доску.

Указание: чтобы не запутаться, рисуйте силы, действующие на кирпич, и силы, действующие на доску, на двух разных рисунках или разным цветом.

4.11.8. На горизонтальной поверхности лежит доска, на доске — кирпич. К кирпичу прикладывают горизонтальную силу F.Нарисовать силы, действующие на кирпич и на доску.

4.11.9. Лошадь тянет сани с постоянной скоростью по горизонтальной поверхности. Нарисовать силы, действующие на сани и на лошадь.

4.11.10. Прямо по ветру движется парусник. Нарисовать силы, действующие на корабль.

4.11.11. Три бревна сложены, как показано на рисунке 96. Нарисовать силы, действующие на одно из нижних бревен.

4.11.12. Прицеп с грузом имеет массу 500 кг. На прицеп со стороны трактора действует сила 1200 Н. Изобразите графически все силы, действующие на прицеп. Масштаб выберите сами.

4.11.13. Человек толкает ящик, находящийся на шероховатом горизонтальном полу, с силой 40 Н. Сила трения, действующая на ящик в противоположном направлении, равна 10 Н. а) Какая сила фактически сообщает ящику ускорение? б) С какой силой человек должен толкать ящик, чтобы при неизменном трении придать ящику удвоенное ускорение?

4.11.14. Автомобиль массой 1000 кг движется равномерно по прямолинейному участку шоссе. Его двигатель развивает силу тяги 0,6 кН. Изобразите все силы, действующие на автомобиль. Сравните их по величине. Найдите равнодействующую этих сил. Почему вы так думаете?

4.11.15. Автомобиль массой 1 т движется с ускорением 3 м/с². а) Чему равна результирующая сила, действующая на автомобиль? б) Каково отношение этой силы к весу автомобиля? в) Кто или что прикладывает эту силу к автомобилю?

4.11.16. Бегун, масса которого 75 кг, через 2 с после старта бежит со скоростью 8 м/с. а) Какая горизонтальная сила должна действовать на него? б) Каково отношение этой силы к весу бегуна?

4.11.17. Автобус, масса которого с полкой нагрузкой равна 15 т, трогается с места с ускорением 0,7 м/с². Найти силу тяги, если коэффициент сопротивления движению равен 0,03.

4.11.18. Электровоз при трогании с места железнодорожного состава развивает максимальную силу тяги 650 кН. Какое ускорение он сообщит составу массой 3250 т, если коэффициент сопротивления равен 0,005?

4.11.19. Лошадь везет по льду сани с грузом общей массой 1200 кг. Коэффициент трения полозьев о лед равен 0,05. Какую силу тяги развивает лошадь, если движение равномерное?

4.11.20. Тело массой 100 кг движется равномерно по горизонтальной поверхности под действием силы тяги 300 Н. Найдите коэффициент трения.

4.11.21. Найдите коэффициент трения между шинами ведущих колес автомобиля и дорогой, если масса машины с грузом равна 8000 кг, а двигатель может развить силу тяги 40000 Н (при равномерном движении автомобиля).

4.11.22. На соревнованиях лошадей тяжелоупряжных пород одна из них перевезла груз массой 23 т при коэффициенте трения 0,01. Найти силу тяги лошади. Движение считать равномерным.

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

4.11.24. Какой массы состав может вести тепловоз с ускорением 0,1 м/с² при коэффициенте сопротивления 0,005, если он развивает максимальное тяговое усилие 300 кН?

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

4.11.26. 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.

4.11.27. Электровоз по горизонтальному пути развивает постоянную силу тяги 250 кН. Определите силу сопротивления движению поезда массой 1000 т, если на участке пути в 300 м его скорость возросла с 36 км/ч до 54 км/ч.

4.11.28. Стальной трос выдерживает груз весом до 45 кН. С каким наибольшим ускорением можно поднимать груз массой 400 кг, подвешенный на этом тросе, чтобы он не оборвался?

4.11.29. Вертолет поднимает с земли груз массой 5 т. Чему равна сила тяги вертикального подъема, если масса самого вертолета составляет 1,5 т, а сила сопротивления движению равна 3 кН? Решение изобразите графически.

4.11.30. 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.

4.11.31. С какой силой нужно прижать брусок массой 20 кг к вертикальной стене, чтобы он не скользил вниз? Коэффициент трения бруска о стену равен 0,8.

4.11.32. С помощью лебедки поднимают груз массой 0,2 т. График скорости движения груза приведен на рисунке 97. Определите силу упругости, возникающей в тросе, к которому прикреплен груз, в следующие промежутки времени: а) в течение первых 2 с; б) от начала третьей до конца шестой секунды; в) в течение последних 4 с.

4.11.33. На рисунке 98 представлены некоторые данные о движении мотоциклиста. а) Определите ускорение на участке разгона. б) Вычислите равнодействующую сил на участке разгона. в) Вычислите силу тяги при разгоне, считая силу сопротивления неизменной.

4.11.34. Брусок привязан к нити, на другой конец которой привязан груз (рис. 99). Груз опускается вниз равномерно. В каком случае это возможно? Чему равна при этом сила трения, если масса груза 100 г?

4.11.35. Чтобы доску массой 20 кг равномерно тащить по полу, нужно приложить силу 100 Н. На доску поставили деревянный ящик с грузом массой 80 кг. Определите: а) какую силу F₁ необходимо приложить к доске, чтобы равномерно перемещать ее с ящиком; б) какую силу F₂ нужно приложить к доске, чтобы вытащить ее из-под ящика, если он будет привязан к стене (рис. 100). (Учесть, что отношение силы трения к силе давления есть величина постоянная.)

4.11.36. Цепочка длиной l из одинаковых звеньев начинает скользить со стола, когда длина свисающей части цепочки (рис. 101) равна l₁. Чему было равно отношение силы трения покоя к силе давления цепочки на стол?

4.11.37. На рисунке 102 дан график зависимости скорости тела от времени. Определите результирующую силу, действующую на тело при его равнозамедленном движении. Масса тела равна 5 кг.

1) 2 Н. 3) 2,5 Н.

2) 3 Н. 4) Тело не двигалось равноускоренно.

4.11.38. Равнодействующая всех сил, действующих на автомобиль «Волга» массой 1400 кг, равна 2800 Н. Чему равно изменение скорости автомобиля за 10 с?

1) 0. 3) 0,2 м/с.

2) 2 м/с. 4) 20 м/с.

4.11.39. Мальчик массой 40 кг стоит в лифте. Лифт стал опускаться с ускорением 1 м/с². Чему равен вес мальчика?

1) 400 Н. 3) 440 Н.

2) 360 Н. 4) 320 Н.

4.11.40. Ракета массой 5000 кг поднимается на высоту 10 км за время 20 с, двигаясь равноускоренно. Чему равна сила тяги двигателей ракеты?

1) 2·10⁵ Н. 3) 4,5·10⁵ Н.

2) 3·10⁵ Н. 4) 5,5·10⁵ Н.

4.11.41. Тело равномерно движется по наклонной плоскости. На него действуют сила тяжести, равная 25 Н, сила трения 5 Н и сила реакции опоры 20 Н. Коэффициент трения равен:

1) 0,8; 3) 0,5;

2) 0,25; 4) 0,2.

4.11.42. Конькобежец массой 70 кг скользит по льду. Какова сила трения, действующая на конькобежца, если коэффициент трения скольжения коньков по льду равен 0,02?

1) 0,35 Н. 3) 3,5 Н.

2) 1,4 Н. 4) 14 Н.

4.11.43. Исследуя движение бруска по столу, ученик выяснил, что, скользя по поверхности стола после толчка, брусок движется с ускорением a₁ = 1 м/с² (рис. 103А). Если брусок поставлен на катки, то под действием силы F₀ он движется с ускорением а₂ = 3 м/с² (рис. 103Б). В опыте, представленном на рисунке 103В, ускорение бруска равно:

1) 1 м/с²;

2) 2 м/с²;

3) 3 м/с²;

4) 4 м/с².

4.11.44. Два бруска связаны невесомой и нерастяжимой нитью, как показано на рисунке 104. К правому бруску приложена сила F = 10 Н. Чему равна сила натяжения нити?

1) 1 Н. 3) 8 Н.

2) 4 Н. 4) 10 Н.

4.11.45. Уклон длиной 50 м лыжник прошел за 10 с, двигаясь с ускорением 0,2 м/с². Какова скорость лыжника в начале и в конце уклона?

1) 3 м/с и 6 м/с. 3) 2 м/с и 8 м/с.

2) 5 м/с и 7 м/с. 4) 4 м/с и 6 м/с.

4.11.46. Брусок массой 0,5 кг прижат к вертикальной стене силой 10 Н. Коэффициент трения скольжения между бруском и стеной равен 0,4. Какую силу надо приложить к бруску, чтобы равномерно передвигать его вертикально вверх?

1) 9 Н. 3) 5 Н.

2) 7 Н. 4) 4 Н.