Примеры решения задач по физике раздел Механика
Примеры решения задач
Пример 1. К концам однородного стержня приложены две противоположно направленные силы: F1=40H и F2=100 H (рис. 2.1, a).
а)
Рис. 2.1
Определить силу натяжения Т стержня в поперечном сечении, которое делит стержень на две части в отношении 1 : 2.
Решение. Если бы силы F1и F2 были равны между собой, то сила натяжения в любом сечении стержня была бы одинаковой и равной силам, приложенным к концам стержня. Стержень в этом случае находился бы в покое. Но так как сумма сил, действующих на стержень, отлична от нуля, то стержень будет двигаться с ускорением, величина и направление которого определяются по второму закону Ньютона: а= (F1+F2)/m, где т—масса стержня. Так как обе силы действуют вдоль прямой, то геометрическую сумму можно заменить алгебраической:
a=(F2-F1)/m. (1)
При ускоренном движении стержня силы натяжения в разных сечениях различны. Для определения этих сил применим следующий прием: разделим стержень на две части в интересующем нас сечении и отбросим одну из них, например левую. Действие левой части на правую заменим силой натяжения Т (рис. 2.1, б). В результате действия разности сил F2—Т оставшаяся правая часть стержня массой m1 должна двигаться с ускорением а= (F2—T)/m1 равным по величине и направлению прежнему ускорению, выражаемому формулой (1). Так как стержень однородный, то m1=m/3 и, следовательно,
|
|
Приравнивая правые части равенства (1) и (2) и выражая из полученного равенства силу натяжения Т, находим
T=F2-(F2-F1)/3. Подставив значения F2 и F1, получим
Т =80 Н.
Пример 2. На расстоянии l=4 м от источника плоской волны частотой v=440 Гц перпендикулярно ее лучу расположена стена. Определить расстояния от источника волн до точек, в которых будут первые три узла и три пучности стоячей волны, возникшей в результате сложения бегущей и отраженной от стены волн. Скорость J волны считать равной 440 м/с.
Решение. Выберем систему координат так, чтобы ось х была направлена вдоль луча бегущей волны и начало О координат совпадало с точкой, находящейся на источнике MN плоской волны (рис. 7.2). С учетом этого, уравнение бегущей волны запишется в виде
x1=Acos(wt—kx). (1) Вычислить интегралы, используя теорему Коши о вычетах Справочный материал и примеры к выполнению контрольной работы по математике
Поскольку в точку с координатой х волна возвратится, прейдя дважды расстояние l-х, и при отражении от стены, как среды более плотной, изменит фазу на p, то уравнение отраженной волны может быть записано в виде
x2=Acos{wt—k[x+2(l—x)]+ p}
|
||