Tekintsünk egy vízszintes egyenes mentén mozgó, m = 4 kg tömegű anyagi pontot. Meg kell határoznunk, hogy mennyi idő után csökken a pont sebessége 10-szeresére, feltéve, hogy a mozgással szembeni ellenállás ereje egyenlő R = 0,8 V.
Newton második törvényét használjuk:
$$ F = $$-ban
ahol F az anyagi pontra ható erő, m a tömege és a pont gyorsulása.
Az R mozgással szembeni ellenállás ereje v sebességgel fejezhető ki:
$$ R = 0,8v $$
Ekkor az anyagi pont mozgásegyenlete a következő alakot veszi fel:
$$ m\frac{dv}{dt} = -R $$
ahol t a mozgás kezdete óta eltelt idő.
Az R kifejezést behelyettesítve a következőt kapjuk:
$$ m\frac{dv}{dt} = -0,8v $$
Ha az egyenlet mindkét oldalát elosztjuk m-rel és mozgatjuk a változókat, a következőt kapjuk:
$$ \frac{dv}{v} = -\frac{0,8}{m}dt $$
Integráljuk ezt az egyenletet a v0 kezdeti sebességről a v sebességre a t időn keresztül:
$$ \int_{v_0}^v \frac{dv}{v} = -\frac{0,8}{m} \int_0^t dt $$
Az integráció után a következőket kapjuk:
$$ \ln\frac{v}{v_0} = -\frac{0,8}{m}t $$
Fejezzük ki v-t v0-val:
$$ v = v_0e^{ -\frac{0,8}{m}t} $$
Most megtalálhatja azt az időt, amely után a pont sebessége 10-szeresére csökken. Ehhez cserélje ki a v helyett a v0/10 értéket a v = v0e^(-0,8t/m) egyenletbe:
$$ \frac{v_0}{10} = v_0e^{ -\frac{0,8}{m}t} $$
Mindkét oldalt elosztjuk v0-val és felvesszük a természetes logaritmust, így kapjuk:
$$ \ln\frac{1}{10} = -\frac{0,8}{m}t $$
Innen:
$$ t = \frac{m}{0,8} \ln 10 \kb 11,5 \text{ сек} $$
Így 11,5 másodperc elteltével az anyagpont sebessége 10-szeresére csökken 0,8 V mozgási ellenállás mellett.
Bemutatunk egy digitális terméket - a 13.2.25. feladat megoldását a Kepe O.. fizikai feladatok gyűjteményéből.
Ez a termék részletes megoldást tartalmaz arra a problémára, amely egy anyagpont vízszintes egyenes mentén történő mozgásával kapcsolatos. A feladathoz meg kell határozni azt az időt, amely után egy pont sebessége 10-szeresére csökken egy adott mozgási ellenállási erő mellett.
A megoldás a mechanika alaptörvényeit és a pontos eredmény eléréséhez szükséges matematikai módszereket használja. A megoldás minden lépése részletesen le van írva és bemutatva, ami megkönnyíti a megoldás logikájának megértését és megismétlését.
Ennek a digitális terméknek a megvásárlásával a következőket kapja:
A probléma megoldását kényelmes HTML formátumban mutatjuk be, amely lehetővé teszi, hogy bármilyen internet-hozzáféréssel rendelkező eszközön megtekinthesse. A fájlt egyszerűen elmentheti számítógépére vagy mobileszközére, és oktatási célokra használhatja.
Vásárolja meg a Kepe O.. gyűjteményéből a 13.2.25. feladat megoldását még most, és növelje tudását a fizika területén!
***
A 13.2.25. feladat megoldása a Kepe O.? gyűjteményéből. annak az időnek a meghatározásából áll, amely után egy 4 kg tömegű, vízszintes egyenes mentén mozgó anyagpont sebessége 10-szeresére csökken adott R = 0,8 V mozgási ellenállási erő mellett.
Ebben a feladatban használhatjuk Newton F = ma második törvényét, ahol F az anyagi pontra ható erő, m a tömege, a a gyorsulás. Használhatja a mozgási energia változásának törvényét is: ΔK = K2 - K1 = W, ahol K1 és K2 az anyagi pont kezdeti és végső kinetikus energiája, W pedig a mozgással szembeni ellenállás erejével végzett munka.
Először meg kell határoznia egy anyagi pont gyorsulását. Newton második F = ma törvényéből azt kapjuk, hogy a = F/m. A feladat feltételei szerint a mozgással szembeni ellenállás ereje egyenlő R = 0,8v, ahol v az anyagi pont sebessége. Így a = 0,8v/m.
Ezután meg kell határoznia azt az időt, amely után az anyagi pont sebessége 10-szeresére csökken. Jelöljük az anyagi pont kezdeti sebességét v0-val, a végsebességét v-vel. Ekkor a kinetikus energia változásának törvényéből ΔK = K2 - K1 = W kapjuk:
m(v^2 - v0^2)/2 = -RWt,
ahol t az idő, W = -RWt a mozgással szembeni ellenállás erejével végzett munka.
Ahhoz, hogy a sebesség 10-szeresére csökkenjen, szükséges, hogy v = v0/10. Ha ezt az értéket behelyettesítjük a fenti egyenletbe, és megoldjuk t-re, a következőt kapjuk:
t = (m/8R) * ln(10)
Az m = 4 kg és R = 0,8 v/m értékeket behelyettesítve a képletbe, a következőt kapjuk:
t ≈ 11,5 mp
Így a probléma megoldása: 11,5 másodperc elteltével egy vízszintes egyenes mentén mozgó 4 kg tömegű anyagi pont sebessége 10-szeresére csökken adott R = 0,8v mozgási ellenállási erő mellett.
***
Nagyon kényelmes, ha digitális formátumban hozzáférhet a probléma megoldásához.
A szkennelés minősége és a probléma megoldásának megtervezése dicséretre méltó.
Gyors és egyszerű keresés a kívánt feladatra a digitális formátumnak köszönhetően.
Könnyen használható és bármilyen eszközről elérhető.
Időt takaríthat meg egy nyomtatott gyűjteményben lévő probléma megoldásának keresése során.
Jelentős csökkenés a feladatfüzet nyomtatási és szállítási költségeiben.
A digitális formátum megkönnyíti a jegyzetek készítését és a feljegyzések készítését a probléma megoldásához.
A probléma digitális megoldásának többszöri felhasználásának lehetősége minőségromlás nélkül.
A digitális termék védelme a fizikai sérüléstől és elvesztéstől.
Lehetőség a probléma digitális megoldásának gyors frissítésére és új anyagokkal való kiegészítésére.