Основное понятие силы тяги в физике

Определение 1

Сила тяги — это показатель силы, которую прикладывают к некоторому телу.

Она служит для обеспечения нахождения данного тела в состоянии равновесия.

Когда сила тяги прекращает свое действие — это может привести к следующим последствиям:

  • остановка, которая связана с силой трения;
  • состояние вязкости окружающей среды;
  • множество других сопутствующих факторов и сил.

Для тела, на которое оказывает свое воздействие сила тяги, характерно постоянное движение. И обозначается следующим значение, а именно: \[(v=\operatorname{cons} t)\]

Особым, частным случаем данного движения является состояние покоя.

При котором, скорость равна нулевому значению.

Определение 2

Состояние инерции — характер движения, при котором соблюдается постоянная скорость движения тела.

Чтобы тело поменяло свое состояние, и изменило скорость своего движения, необходимо приложить к нему силу тяги. При данных условиях скорость тела будет изменяться, причиной этого является получаемое ускорение. Также ускорение может быть отрицательным, в таком случае будет наблюдаться замедление скорости.

Показатель величины ускорения по закону физики обратно пропорционален массе тела.

Из состояния инерции труднее всего вывести тело более массивное и тяжелое.

Также величина ускорения прямо пропорциональна значению интенсивности силы, которая оказывает воздействие на тело.

Данное утверждение можно преобразовать и вывести в виде формулы:

Формула

\[\mathrm{F}=\mathrm{m} \cdot \mathrm{a}\]

Где: F — сила тяги, m — масса тела, которая оказывает воздействие на тело, a — ускорение.

Данная формула наглядно характеризует второй закон Ньютона.

Основные формулы для расчета силы тяги

Наглядно силу тяги можно рассмотреть на примере спортсмена штангиста.  

Именно на данном примере можно подробно понять, как приложенная сила, может вывести тело из состояния равновесия.

Распишем все операции, выполняемые спортсменам поэтапно:

  1. первоначально штанга находится в состоянии инерции, иными словами имеет состояние покоя;
  2. при отрыве от поверхности земли штанги, все мышцы спортсмена имеют способность сокращаться, с силой которая не превышает вес самой штанги (иначе это звучит как: величина силы с которой ее к себе притягивает гравитация Земли);
  3. при отрыве от пола, штанги на определенную высоту, происходит процесс ускорения;

Силой тяги для снаряда, который осуществляет движение будет являться величина силы с которой сокращаются мышцы спортсмена.

Для данного случая, обязательно должно соблюдаться следующее условие:

\[F_{M}>F_{T} \text {. то есть } F_{M}>m \times g\]

Где:

  •  \[F_{m}\] — сила, с которой происходит сокращение мышечной массы (сила тяги для данного случая);
  • \[F_{т}\] сила тяжести или гравитационная;
  •  m —  масса, которая оказывает воздействие на тело;
  •  g — показатель ускорение свободного падения.

Характер движения тела по инерции всегда нужно уметь отличать от движения, которое совершается равномерно. Следовательно, в случае, когда сила тяги имеет способность уравновешиваться сторонними силами (противодействующими).


Например:

Автомобиль совершает движение и его двигатель находится в состоянии работы. Работающий двигатель придает силу на колеса, через трансмиссию, проделывая следующие операции:  

  • преодолевает силу трения, которая возникает внутри всего механизма;
  • сопротивление воздуха;
  • процесс трения колес о любую поверхность.

Для определения силы тяги, необходимо знать следующие данные:

  •  t — время, за которое происходит разгон транспортного средства;
  • \[v\] — необходимая скорость;
  • m — непосредственная масса автомобиля.

Сила определяется по формуле:

\[F=m \times \frac{V}{t}\]

Из формулы видно, что ускорение выражено как: деление скорости на время разгона транспортного средства:

\[a=\frac{V}{t}\]

Через мощность можно выразить силу.

Определение 3

Мощность — это совершенная работа, любым источником энергии.

Если высокая мощность, то следует что, время за которое источник развивает силу будет уменьшаться.  А именно: способность разогнать тело определенной массы равной m до необходимой величины скорости движения.


Значение совершаемой работы прямо пропорционально силе и вычисляется по формуле:

\[A=F \times s\]

Где: S — расстояние, на которое при помощи силы, перемещается тело;


Расстояние можно определить по формуле, выразив его через скорость тела и время движения:

\[s=v \cdot t\]

Затем определяется мощность, которая должна выполнять в единицу времени и выражается следующей формулой:

\[\mathrm{N}=\frac{d}{t}\]

Окончательное уравнение выражает так:

\[\frac{A}{t}=\frac{F \cdot V \cdot t}{t} \Rightarrow N=F \cdot V \Rightarrow F=\frac{N}{V}\]

Нет времени решать самому?

Наши эксперты помогут!

Контрольная

| от 300 ₽ |

Реферат

| от 500 ₽ |

Курсовая

| от 1 000 ₽ |

Пример решения задачи на определение силы тяги

Нужно определить показатель силы тяги транспортного средства. Оно движется с ускорением равным a. Масса автомобиля равна 1,5 тонны и сила трения составляет 10 процентов от всей силы тяжести.

Сила тяги будет определяться как сумма двух основных сил:

  • Автомобиль, который разгоняется с заданным значением ускорения: \[F_{1}=m \cdot a\]

Где: m — масса автомобиля, a —  показатель ускорения.

  • Преодоление силы трения:
\[F_{2}=\mu \cdot m \cdot g\]

Где: \[\mu\] —  коэффициент, который характеризует силу трения, g  — значение ускорения свободного падения.

Все числовые известные значения подставим в формулу, и вычислим нужное нам значение силы. В процессе вычисления все единицы измерения переводятся в единицы системы СИ, а именно: килограммы.

\[F=F_{1}+F_{2}=m \cdot a+\mu \cdot m \cdot g\]
\[\mathrm{F}=1500 \cdot 3+0.1 \cdot 9.8 \cdot 1500=1500 \cdot(3+0.98)=5970\]

Ответ: 5970.