Масса 2-го тела ≈ 1,526 кг, если тело 2 движется вниз
Масса 2-го тела ≈ 0,5698 кг, если тело 2 движется вверх
Объяснение:
Нить перекинута через неподвижный блок массой блока и трение в блоке можно не учитывать. Коэффициент трения между первым телом и наклонной 0.1. Угол наклона 30 градусов. Какую массу имеет второе тело .если первое тело имеет массу 2 кг и движется с ускорением 1м/с².
m₁ = 2 кг
a = 1 м/с²
μ = 0,1
α = 30°
g = 10 Н/кг
---------------------
m₂ - ?
---------------------
1-й случай.
С груза 2 поднимают тело 1 вверх по наклонной плоскости. При этом груз 2 опускается. Тогда по 2-му закону Ньютона
m₂a = m₂g - T (1)
m₁a = T - m₁g · sin α - Fтр (2)
Здесь Т - сила натяжения нити
Сила трения
Fтр = m₁gμ · cos α
Выразим силу натяжения нити из уравнений (1) и (2)
Т = m₂(g - а) (3)
Т = m₁(a + g · sin α + gμ · cos α) (4)
Приравняем правые части выражений (3) и (4)
m₂(g - а) = m₁(a + g · sin α + gμ · cos α)
откуда масса 2-го тела
2-й случай.
С тела 1 поднимают тело 2 вверх. При этом тело 1 движется вниз по наклонной плоскости. Тогда по 2-му закону Ньютона
m₂a = - m₂g + T (1)
m₁a = -T + m₁g · sin α - Fтр (2)
Сила трения
Fтр = m₁gμ · cos α
Выразим силу натяжения нити из уравнений (1) и (2)
Т = m₂(g + а) (3)
Т = m₁(- a + g · sin α - gμ · cos α) (4)
Приравняем правые части выражений (3) и (4)
m₂(g + а) = m₁( -a + g · sin α - gμ · cos α)
откуда масса 2-го тела
Состояние определенной массы любого вещества можно описать с трех параметров: давления
p
, объема
V
и температуры
T
. Эти параметры связаны между собой. Их взаимосвязь описывается уравнением состояния, которое в общем случае имеет вид:
F
(
p
,
V
,
T
)
=
0.
Конкретный вид уравнения зависит от свойств вещества. Например, разреженный газ при достаточно высокой температуре хорошо описывается моделью идеального газа. Уравнением состояния для него является известное уравнение Клапейрона (
1799
−
1864
), предложенное в
1834
году:
p
V
=
m
M
R
T
.
Здесь
m
− масса газа,
M
− молярная масса (т.е. масса одного моля данного газа),
R
− универсальная газовая постоянная. Для одного моля газа это уравнение принимает следующий вид:
p
V
=
R
T
.
Проведенные позднее эксперименты выявили отклонение в поведении реальных газов от законов идеального газа. Эти результаты были обобщены голландским физиком Яном Дидериком Ван-дер-Ваальсом (
1837
−
1923
), который в
1873
году предложил более точное уравнение состояния реального газа. Оно называется уравнением Ван-дер-Ваальса и в расчете на один моль записывается в виде
(
p
+
a
V
2
)
(
V
−
b
)
=
R
T
.
Данное уравнение учитывает силы притяжения и отталкивания, действующие между молекулами. Силы притяжения учитываются благодаря пристеночному эффекту. Действительно, для частиц, находящихся во внутренней области, силы притяжения со стороны других молекул в среднем скомпенсированы. Однако для частиц вблизи стенок сосуда возникает нескомпенсированная сила притяжения
f
,
направленная внутрь сосуда. Эта сила, с одной стороны, пропорциональна концентрации частиц
n
в сосуде, а с другой стороны − пропорциональна концентрации частиц в пристеночном слое. В результате получаем:
f
∼
n
2
∼
1
V
2
,
где
n
− концентрация молекул в сосуде,
V
− объем
1
моля газа.
Рассмотренный эффект притяжения молекул пристеночного слоя приводит к уменьшению давления на стенки сосуда. При формальном переходе от уравнения Клапейрона к уравнению Ван-дер-Ваальса это соответствует замене
p
→
p
+
a
V
2
,
где
a
− коэффициент, зависящий от конкретного газа и размеров сосуда.
Силы отталкивания между молекулами в модели Ван-дер-Ваальса учитываются очень просто: предполагается, что молекулы имеют форму шара радиуса
r
и не могут приблизиться друг к другу на расстояние между центрами, меньшее чем
2
r
.
Можно считать, что вокруг одной из двух молекул существует "запрещенный" (исключенный) объем (рисунок
1
), равный
4
3
π
(
2
r
)
3
=
8
⋅
4
3
π
r
3
.
Следовательно, в расчете на одну молекулу исключенный объем равен
b
0
=
4
⋅
4
3
π
r
3
=
4
V
0
,
где
V
0
− объем одной молекулы.
В результате , если в уравнении Клапейрона объем пространства, доступного для движения молекул, был равен
V
,
то теперь он становится равным
V
−
N
A
b
0
=
V
−
b
,
где
N
A
− число Авогадро (равное числу молекул в одном моле газа),
b
− исключенный объем, обусловленный отталкиванием молекул.
Объяснение:
