Після удару хокеїста по шайбі її початкова швидкість дорівнює
Vo. Шайба ковзає поверхнею льоду, і через деякий час 2,5 с її швидкість складає 12,5 м/с.
Коефіцієнт тертя ковзання шайби по льоду 0,10 . Обчисліть фізичну величину, для якої не
вказане числове значення.
Ответы
Ответ:
Дано:
- Початкова швидкість шайби Vo (не вказане значення)
- Час т = 2,5 с
- Швидкість шайби після часу т V = 12,5 м/с
- Коефіцієнт тертя ковзання шайби по льоду μ = 0,10
Необхідно знайти значення фізичної величини, для якої не наведено числового значення.
Розв'язок:
Використаємо другий закон Ньютона, який говорить про силу тертя:
Fтертя = μ * Fнорм,
де Fтертя - сила тертя,
μ - коефіцієнт тертя,
Fнорм - нормальна сила, що дорівнює вагу тіла.
Так як шайба ковзає по горизонтальній поверхні, сила тертя і прискорення мають протилежні напрямки (прискорення буде зворотним), тому:
Fтертя = m * (-a)
де m - маса шайби,
a - прискорення шайби.
У нас немає даного значення маси шайби, але ми можемо використати третій закон Ньютона для розрахунку:
Fтертя = Fприк = m * a,
де Fприк - прикладена сила до шайби.
Ми знаємо, що прикладена сила дорівнює зміні кількості руху (може бути записано в такому вигляді: Fприк = Δp/Δt).
Δp = m * Δv,
де Δv - зміна швидкості, Δt - зміна часу.
Отже,
Fприк = (m * Δv) / Δt.
Знаючи, що шайба ковзає без прискорень, можемо записати рівняння руху в проекційній формі:
V = Vo + a * t
де V - швидкість після часу т, Vo - початкова швидкість, t - час, a - прискорення.
Розкладемо це рівняння на дві формули:
1. Vo = V - a * t
2. a = (V - Vo) / t
Підставимо значення швидкості V = 12,5 м/с, часу t = 2,5 с:
a = (12,5 м/с - Vo) / 2,5 с.
Тепер підставимо отримане значення прискорення в формулу сили:
Fприк = (m * Δv) / Δt = (m * a) / Δt.
Враховуючи, що Δv = V - Vo і Δt = t:
Fприк = (m * (12,5 м/с - Vo) / 2,5 с.
Отже, фізична величина для якої не вказане числове значення - це маса шайби m. Її потрібно знайти, виходячи зі знання про коефіцієнт тертя, зміну швидкості і часу, а також враховуючи розраховану силу прикладену до шайби.
У розв'язку це виражено формулами, які допоможуть знайти значення маси шайби.