5.下图是一辆静止在水平面上的小车。在其支架的杆上固定一个质量为$m$的小球,画出杆对小球的作用力$F$和小球受到的重力$G$。
答案
解:
小球静止处于平衡状态,所受的两个力为一对平衡力:
1. 以小球的重心为作用点,沿竖直向下方向画一条带箭头的线段,标注符号$G$,表示小球受到的重力,满足$G=mg$。
2. 仍以小球的重心为作用点,沿竖直向上方向画一条带箭头的线段,线段长度与重力$G$的线段长度相等,标注符号$F$,表示杆对小球的作用力。
小球静止处于平衡状态,所受的两个力为一对平衡力:
1. 以小球的重心为作用点,沿竖直向下方向画一条带箭头的线段,标注符号$G$,表示小球受到的重力,满足$G=mg$。
2. 仍以小球的重心为作用点,沿竖直向上方向画一条带箭头的线段,线段长度与重力$G$的线段长度相等,标注符号$F$,表示杆对小球的作用力。
6. 一辆装满货物的汽车总质量为5 t,在平直公路上以54 km/h的速度匀速行驶,汽车受到的阻力为车重的0.05倍(g取10 N/kg)。
(1)求汽车受到的重力;
(2)求汽车匀速行驶时的牵引力;
(3)若汽车在行驶过程中,突然遇到紧急情况,驾驶员迅速刹车,在2 s内速度减为零,求汽车在刹车过程中的平均速度。
(1)求汽车受到的重力;
(2)求汽车匀速行驶时的牵引力;
(3)若汽车在行驶过程中,突然遇到紧急情况,驾驶员迅速刹车,在2 s内速度减为零,求汽车在刹车过程中的平均速度。
答案
解:
(1) 汽车总质量$m = 5\ \mathrm{t} = 5×10^3\ \mathrm{kg}$
汽车受到的重力:
$G = mg = 5×10^3\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 5×10^4\ \mathrm{N}$
(2) 汽车受到的阻力:
$f = 0.05G = 0.05 × 5×10^4\ \mathrm{N} = 2500\ \mathrm{N}$
汽车匀速行驶时,水平方向牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等,
因此牵引力$F = f = 2500\ \mathrm{N}$
(3) 汽车的初速度$v_0 = 54\ \mathrm{km/h} = 15\ \mathrm{m/s}$,刹车后的末速度$v=0$
刹车过程的平均速度:
$\bar{v} = \frac{v_0 + v}{2} = \frac{15\ \mathrm{m/s} + 0}{2} = 7.5\ \mathrm{m/s}$
答:(1) 汽车受到的重力为$5×10^4\ \mathrm{N}$;(2) 汽车匀速行驶时的牵引力为$2500\ \mathrm{N}$;(3) 汽车在刹车过程中的平均速度为$7.5\ \mathrm{m/s}$。
(1) 汽车总质量$m = 5\ \mathrm{t} = 5×10^3\ \mathrm{kg}$
汽车受到的重力:
$G = mg = 5×10^3\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 5×10^4\ \mathrm{N}$
(2) 汽车受到的阻力:
$f = 0.05G = 0.05 × 5×10^4\ \mathrm{N} = 2500\ \mathrm{N}$
汽车匀速行驶时,水平方向牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等,
因此牵引力$F = f = 2500\ \mathrm{N}$
(3) 汽车的初速度$v_0 = 54\ \mathrm{km/h} = 15\ \mathrm{m/s}$,刹车后的末速度$v=0$
刹车过程的平均速度:
$\bar{v} = \frac{v_0 + v}{2} = \frac{15\ \mathrm{m/s} + 0}{2} = 7.5\ \mathrm{m/s}$
答:(1) 汽车受到的重力为$5×10^4\ \mathrm{N}$;(2) 汽车匀速行驶时的牵引力为$2500\ \mathrm{N}$;(3) 汽车在刹车过程中的平均速度为$7.5\ \mathrm{m/s}$。
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