Методы решения физических задач

Задача: В системе (рис.40) к нижнему блоку подвешен груз массой m. Какую минимальную силу надо приложить к свободному концу нити, чтобы удерживать систему в равновесии? Нити нерастяжимы, блоки невесомы. Нити между блоками считать параллельными.

Пусть точка приложения силы перемещается вертикально вниз на расстояние (-обозначение приращения по Лагранжу). При этом груз m переместится вверх на расстояние h=H

A1A2=0, H-mgh=0, F=

рис.40

Традиционное решение:

Груз пребывает в равновесии, значит силы натяжения, приложенные к любому участку нити, взаимно компенсируют друг друга:

Т0=Т1, Т1=Т2, Т2=Т3, Т3=Т4.

Кроме того, F= Т0; mg= Т1 +Т2 +Т3 +Т4=4F F=.

Задача: В коробке К (рис.41) заключен передающий механизм неизвестной конструкции. При повороте ручки Р вертикальный винт В плавно поднимается. При одном полном обороте (радиус оборота r) винт перемещается на расстояние h. На винт кладут груз массой m. Какое усилие надо приложить к ручке, чтобы удержать систему с грузом в равновесии?

рис.41

Пусти искомая сила F при бесконечно малом повороте на угол совершает работу . При этом груз m поднимается на высоту и работа силы тяжести . Тогда из имеем

F=mg.

Традиционными методами задача не решается так как ничего не известно о механизме передачи скрытом в коробке.

Метод зеркальных изображений

Метод основан на построении изображений предметов в плоских зеркалах. С помощью этого метода можно решать задачи кинематики, оптики, электростатики.

Перед тем как отрабатывать навыки решения задач данным методом со школьниками, либо со студентами необходимо вспомнить как построить изображение в плоском зеркале. На рис.42 показано изображение А1В1 предмета АВ в плоском зеркале ОО1.

Угол падения 1 равен углу отражения 1, ; АО=А1О; ВО1=В1О1. Плоское зеркало меняет "лево" на "право", это свойство имеет значение в оптике и электростатике.

рис.42

Задача: Автомобиль, находящийся на расстоянии l от длинной бетонной стены и движущийся от нее со скоростью v так, как показано на рис.47, посылает короткий звуковой сигнал. Какое расстояние пройдет автомобиль до встречи с отраженным сигналом. Скорость звука u.

рис.43

Сложность задачи связанна с тем, что бы найти точку О1, отразившись от которой звуковой сигнал "нагнала" автомобиль. Построим изображение А1 автомобиля А в бетонной стене. При этом АО=А1О. Пусть АА2 =х - искомое расстояние. Соединив полученные точки А1 и А2, найдем О1. Равные углы обозначим . Путь звукового сигнала АО1А2 равен А1О1А2. По теореме косинусов из AA1A2 найдем

Учитывая, что A1A=2l; AA2=x; Cos () =-Sin =ut=u

Информация по теме:

Психолого — педагогические особенности детей 2 — 3 летнего возраста
При совершенствовании умений детей раннего возраста необходимо обеспечить возможность саморазвития ребенка, который из всех предложенных ему мероприятий выберет ту деятельность, которая отвечает его склонностям и интересам, что будет способствовать его развитию личности. Ранний возраст является наи ...

Предмет «Обществознание»
Обществознание - в РФ учебный предмет в старших классах средней школы, на старших курсах средних специальных учебных заведений. Впервые «Обществоведение» в советской школе было введено в 1920-х гг. прошлого века. Курс интегрировал в себе сведения об истории, экономике и праве, и должно было привить ...

Сущность, структура и содержание сюжетно-ролевой игры
Для того чтобы понять, что такое сюжетно-ролевая игра, нужно углубиться в научное определение игры. Игра - вид непродуктивной деятельности, мотив которой заключается не в ее результатах, а в самом процессе. Игра - один из видов человеческой деятельности. Как сложное и интересное явление, она привле ...