Nem értem a fizikát, segítség?

1) Az "állandó erő": Úgy képzeljük el a folyamatot, mármint azt, amikor a golyó a földben lelassul és megáll, mintha közben a súrlódás miatt fellépő erő állandó lenne. (Persze a gyakorlatban ez bizonyára nem pontosan állandó, de azért ez elég jó közelítés.)

A lényeg az, hogy a golyó mozgási energiája lecsökken nullára. Az energiamegmaradás miatt a súrlódás (vagyis az "állandó erő") pont annyi munkát végez a golyón, mint amennyi az energiaváltozás, tehát:

F*s = 1/2 m*v²

F az erő, s a megtett út, m a tömeg, v a sebesség.

v=200 m/s

m=20 dkg = 0,2 kg (nem jó dkg-ban!)

s=50 cm = 0,5 m (nem jó cm-ben!)

Ebből F kijön, mértékegysége N (Newton) lesz.

Idő:

Amikor F erő lassít vagy gyorsít egy testet, akkor a gyorsulása az F=m*a összefüggésből számolható. F-et és m-et tudod, az 'a' gyorsulás (most ezt köznapilag lassulásnak nevezzük) kijön. 't' idő alatt ilyen gyorsulással a sebességváltozás Δv=a*t alapján számolható, ebből Δv=200 m/s (hisz a végén 0 lesz), az a-t most számoltad ki, t kijön.

2) A tárgyat vízszintesen dobjuk el v sebességgel. Közben hat rá a tömegvonzás, vagyis a 'g' gyorsulás, és ezért függőlegesen egyre nagyobb lesz a sebessége. Viszont a vízszintes sebessége nem változik!

Függőlegesen a 'g' gyorsulás 0,3 másodpercig tart, ezért a végén a függőleges irányú sebessége v=g*t lesz, ami 10 m/s²-es g-vel számolva 3 m/s.

Amikor a falnak ütközik, akkor a mozgási energiája ebből a két mozgásból származik, E=1/2 m*v1² + 1/2 m*v2²

A fal leállítja 0,1 sec alatt a tárgyat, vagyis ez a mozgási energia lecsökken nullára. Erre tudtommal nem szoktak képletet tanítani, úgyhogy itt most "trükközni" kell: Úgy képzeljük el a dolgot, mintha valamilyen átlagos F erő egy rövid s úton hatna rá, közben 'a' gyorsulással (ami persze lassulás) változik a sebessége t ideig. Felírjuk ezek egyenleteit (ezeket mind tanultátok), aztán majd kijön belőle egy képlet:

W=F*s (ennyi munkát végez az erő)

s=1/2 a*t² (gyorsuló tárgy által megtett út)

F=m*a (a gyorsító erő nagysága)

Visszafelé behelyettesítve ezeket:

a=F/m

s=1/2 F/m t²

W=F* 1/2 F/m t² = 1/2(F²t²)/m

Ez lett a képlet. Ebben most t és m ismert (t=0,1 sec, m=0,2 kg), W pedig meg kell eggyezzen a kezdeti mozgási energiával, vagyis az előbb kiszámolt E-vel. Vagyis az F átlagos fékezőerő ebből ki fog jönni.

F = gyök(2*E*m/t²)

Az, hogy a rongy utána súrlódás nélkül lecsúszik, már nem számít.

3) Ez egyszerűbb lesz.

Ha egy tárgy F erővel van "odanyomva" egy felülethez, és köztük μ a súrlódási együttható, akkor mindaddig, amíg F*μ erőnél kisebb erővel akarjuk a tárgyat elmozdítani, az nem mozdul el. Ez a lényege a súrlódási együtthatónak.

Az F nyomóerőt a felületre merőlegesen, az elmozdító erőt pedig a felülettel párhuzamosan kell érteni.

Nézd meg a rajzot:

[link]

Most az F nyomóerő a tárgy súlyának (mg) a ferde felületre merőleges irányú komponense. A súly felülettel párhuzamos komponense (az ábrán kis f) mozdítaná el s testet. A test nem szabad hogy megcsússzon, ezért f < F*μ kell legyen, vagyis μ > f/F

Az ábrából látszik, hogy f/F = tg alfa. Az is látszik, hogy h/l = sin alfa, ahol h=6 m, l=10 m. Vagyis

alfa = arc sin 0,6 = 36,87 fok

tg alfa = 0,75

(Csak érdekesség: Ez Pitagorasszal is könnyen kijön, mert 6,8,10 is egy nevezetes pitagoraszi számhármas, tg alfa = 6/8 = 0,75)

Tehát az anyag gumi felületen való (mert a szállítószalag tipikusan gumi) súrlódási együtthatója legalább 0,75 kell legyen.

A 2-es feladatot nem jól oldottad meg. Ugyanis a mozgási energiákat így nem lehet összegezni. Az eredő sebességet (ami szöget bezáró) pitagorasz tételből lehet meghatározni.

De erre nincs is szükség, mert a fal-mint támasz csak a rá merőleges sebességet tudja "csillapítani", a vízszinteset nem.

Ezért csak a vízszintes sebességeket, erőlökéseket kell figyelembe venni.

F=dI/dt=m*dv/dt=0,2 kg*2m/sec/0,1 sec=2*2N=4N ellenerő.

Nincs teljesen igazad, ebben az esetben a mozgási energiát lehet így összegezni. Gondolj bele, a Pitagoraszból pont ugyanez jön ki, ugyanis az is négyzetösszeggel számol, és a mozgási energiánál is v² van.

Az, hogy csak a vízszintes irányú komponenssel kell számolni, arra eredetileg én is gondoltam, de aztán arra jutottam, hogy inkább mindkettővel. A feladat rongyról szól, gondoltam azért, mert annak nem elhanyagolható a súrlódása: a falnak dobott rongy először megáll, majd utána kezd el lefelé gyorsulni. De most megnéztem a honlapon a megoldásokat, és az is csak a vízszintes komponenst mondja. Valószínű azért írtak rongyot, hogy ne rugalmas ütközés legyen, de erre sajnos csak ebben a pillanatban jöttem rá :) Szóval ebben igazad van, csak a vízszintes sebességgel kell számolni.

Valóban, jó a mozgási energia összegezés.

"A feladat rongyról szól, gondoltam azért, mert annak nem elhanyagolható a súrlódása: a falnak dobott rongy először megáll, majd utána kezd el lefelé gyorsulni. "

Ez így jó is lenne, de a feladat írta hogy:

"A rongy utána súrlódás nélkül lecsúszik."

Egyébként, így átnézve a gondolatmenetedet, nem rossz megoldás. Ha az energia helyére a vizszintes sebességhez tartozó mozgási energiát írjuk be, azaz

Ex=0,5*0,2*4=0,1*4=0,4 J, akkor eredményül a 4 N erőt megkapjuk.

Persze, ha a fal olyan állású lenne, hogy síkja normálisának hatásvonala egyben a becsapódási sebességvektor hatásvonala is, akkor a megoldás teljesen jó, így 7,21 N erő adódik.

Ebből aztán visszaszámítható a függőleges erőkomponens:

Fy=gyökalatt(7,21^2-4^2)=6N.

Meghatározható, hogy u értékének minimum mennyinek kell lennie:

u=Fy/Fx=6N/4N=3/2=1,5.

Tehát ha a nyugvósurlódási tényező egyenlő, vagy nagyobb mint 1,5 akkor függőleges fal esetén is érvényesül a fal 7,21 N -os fékezőereje.