Алгоритмы решения задач по физике

1. движется равномерно или покоится

1. движется с ускорением

если тело можно считать материальной точкой

• изображаем силы, действующие на тело

• ускорение тела равно нулю , скорость постоянна

• силы, действующие на тело, компенсируются, или равнодействующая равна нулю, или векторная сумма всех сил равна нулю

• используем уравнения кинематики ,

• неизменным по модулю и направлению (равноускоренно или равнозамедленно)

Это возможно, если величины сил и их направления не меняются!!!

Используем или

1. второй закон Ньютона , при этом ускорение ВСЕГДА направлено по равнодействующей силе :

• изображаем силы и ускорение

• проецируем силы и ускорение на выбранные для данного тела координатные оси

• используем уравнения кинематики (если необходимо) в проекциях на соответствующие оси

(РУД), (РЗД), ,

,

или

1. закон сохранения (изменения) энергии (см. ниже )

• если тело нельзя считать материальной точкой, применяем условия равновесия:

1. силы, действующие на тело, компенсируются или равнодействующая равна нулю

2. сумма моментов вращающих тело по часовой стрелке, равна сумме моментов, вращающих тело против часовой стрелки

, момент силы равен произведению силы на ее плечо (кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы)

• Если в разных точках траектории меняется направление сил, или их значение, то применяем закон сохранения энергии или изменение энергии.

Изображаем силы, действующие на тело.

1. Если система консервативная (нет сил трения и внешних сил), то выполняется закон сохранения энергии

, ,

1. Если в системе действуют силы трения и внешние силы, то энергия будет меняться, т.е. эти силы совершают суммарную работу .
   Работу силы также можно найти , где - это угол между силой F и перемещением s, но F=const!!!

Пример,

• если F_тр по мере движения не меняется =
  , а также =
  =

• F_упр при растяжении пружины всегда изменяется =

1. движется равномерно по окружности

Э то все равноускоренное движение с центростремительным ускорением

• изображаем все силы, их равнодействующая д.б. направлена к центру окружности, по которой движется тело

• и зображаем центростремительное ускорение

• применяем второй закон Ньютона

• проецируем все силы и ускорение на выбранные для данного тела координатные оси

• применяем формулы движения по окружности (при необходимости)
  , , ,

Например, конический маятник. Здесь радиус окружности

• Если на тело действует две силы (T и mg), то они и будут сообщать ускорение

• К этим силам могут быть добавлены другие силы, например, если шарик заряжен, то электрическая - в электрическом поле, сила Лоренца - в магнитном.

1. колеблется

• Рассмотрим колебания под действием упругих и квазиупругих сил (то есть сил, похожих на упругие) – F_х.

Для колебаний справедливо: , где F_x – равнодействующая сила, направленная к положению равновесия тела

• Период колебаний , где k – некий коэффициент, зависящий от самой колебательной системы. Не зависит от амплитуды колебаний!

• Д ля гармонических колебаний , где A – амплитуда колебаний, - циклическая частота, - координата центра масс относительно начала координат. Если начало координат совпадает с положением равновесия

• если

• Для свободных незатухающих колебаний справедлив закон сохранения энергии

Математический маятник

Пружинный маятник

Колеблющееся тело на поверхности воды (пример)

,

максимальная высота подъема

Из треугольника ОDС

=

На плавающее тело действуют две уравновешивающие друг друга силы: сила тяжести mg направленная вниз и сила Архимеда направленная вверх

При погружении тела на глубину возникнет дополнительная выталкивающая сила , которая и вызывает колебания тела.

С равним с формулой квазиупругой силы и увидим, что

=

1. под действием силы тяжести

Тело движется с ускорением свободного падения всегда направленным вертикально вниз

Возможно применение:

• уравнения координаты ,

• уравнения скорости , ,

• закона сохранения энергии

под углом к горизонту: тело участвует в двух движениях

• р авномерном по горизонтали

• равноускоренном по вертикали

• ,

Тело, брошенное вертикально вверх или вниз участвует в одном движение по вертикали с ускорением g

При свободном падении начальная скорость

т.е.

Дальность полета

, =

Максимальная высота полета

, =

Скорость в данной точке траектории

, ,

,

Угол , под которым будет направлена скорость к горизонту в данной точке в данный момент времени

Дальность полета

Высота полета

Скорость в данной точке траектории

, ,

,

Угол , под которым будет направлена скорость в данной точке в данный момент времени

Максимальная высота полета ( =0)

=