Две задачи с диаграммами свободного тела. Противоречия (предоставлены решения)

Эта проблема похожа, но также отличается от моего предыдущего вопроса. Оба, к сожалению, длинные.

Проблема/решение №1

http://img215.imageshack.us/img215/6696/problem2f.jpg ! http://img59.imageshack.us/img59/4281/sol2pp.jpg !

Быстрая проверка концепции

а) Может кто-нибудь вкратце объяснить мне, почему блок сверху может разгоняться, а тот, что висит на шкиве, нет?

Проблема/решение №2

Рассмотрим настройку ниже. Какая минимальная сила необходима, чтобы брусок массой 3 кг остался на бруске массой 8 кг? Учитывая, что коэффициент статического трения между блоками равен 0,8, а коэффициент кинетического трения между 8-килограммовым блоком и поверхностью равен 0,4.

http://img714.imageshack.us/img714/1299/contr.jpg !

http://img163.imageshack.us/img163/5941/contrd.jpg !

∑ Ф Икс ′ "=" Ф − ( Н ′ + мю к н ) "=" 8 а

∑ Ф у ′ "=" н "=" ( 8 г + мю с Н )

∑ Ф Икс "=" Н ′ "=" 3 а

∑ Ф у "=" мю с Н "=" 3 г

Решая приведенные выше системы уравнений, вы должны получить, что Ф м я н "=" 11 г ( мю к + 1 мю с ) "=" 177,87 Н

Суть вопроса и почему, черт возьми, это так долго

Обратите внимание, как 3-килограммовый блок на самом деле «прикреплен» к 8-килограммовому блоку, но решение здесь не включило его в свою диаграмму свободного тела, и они даже включили силу реакции 3-килограммового на 8-килограммовый.

По сравнению с проблемой тележки, где подвешенная масса также касается тележки, сила реакции не возникает, и они даже рассматривают три массы как одну массу. Дэвид объяснил мне это прошлой ночью, и я думал, что понял, но я пошел спать и начал думать об этом, и это стало еще более запутанным!

Могли бы вы решить первую задачу с тележкой БЕЗ включения всех трех масс в диаграмму свободного тела тележки? Есть ли другой способ применить второй закон Ньютона к задаче о тележке?

Что касается вашего концептуального вопроса (а), подвешенная масса не может ускоряться ВНИЗ, потому что тогда она будет двигаться относительно тележки! и скользящая масса должна ускоряться относительно земли так, чтобы наверху движущейся тележки она была неподвижна!
Что касается вопроса № 2, FBD действительно включает в себя тот факт, что блок «прикреплен» посредством нормальных сил и сил трения! И эти решения являются естественным способом решения этих проблем, поэтому я не считаю их «долгими», поскольку это слово имеет относительное значение, и мы не сравнивали эти решения с другими. И вам нужно принять во внимание все три массы, чтобы применить закон Ньютона с силой F (т.е. он не просто давит на массу M).
На (а), разве подвешенная масса и верхняя масса не СВЯЗАНЫ вместе? Подвешенная масса все еще будет двигаться, верно? Я просто не понимаю, почему висящая масса НЕ может не двигаться.
На вопрос 2 я спрашиваю, почему они не включили гравитационную силу на 8-килограммовый блок. Потому что он «привязан» к нему, верно? Это похоже на проблему тележки с подвешенной массой. Они его прикрепили.
Для (а) да, массы связаны вместе, они НЕ ДВИГАЮТСЯ (относительно тележки), но обе они «движутся вправо» относительно земли. В вопросе № 2 гравитационная сила поглощается нормальной силой.
Для (а) означает ли это, что a, полученное для ускорения системы, можно использовать для решения н 2 в FBD в решении? Другими словами, н 2 "=" м 2 а ?
Если это то, что говорит закон Ньютона.

Ответы (1)

а) Может кто-нибудь вкратце объяснить мне, почему блок сверху может разгоняться, а тот, что висит на шкиве, нет?

Оба блока ускоряются , и на самом деле они имеют одинаковое ускорение. Вы увидите это, если выпишете полный набор компонентов x и y второго закона Ньютона для каждой системы (т.е. для каждого блока). В данном решении выписали только те компоненты, которые непосредственно нужны для решения задачи.

Обратите внимание, как 3-килограммовый блок на самом деле «прикреплен» к 8-килограммовому блоку, но решение здесь не включило его в свою диаграмму свободного тела, и они даже включили силу реакции 3-килограммового на 8-килограммовый.

По сравнению с проблемой тележки, где подвешенная масса также касается тележки, сила реакции не возникает, и они даже рассматривают три массы как одну массу.

Это не прилагается. Единственными взаимодействиями между 8-килограммовыми и 3-килограммовыми блоками являются нормальная сила и статическое трение, ни одно из которых не квалифицируется как «прикрепление». Это в точности аналогично взаимодействию между М и м 2 в первой проблеме. Причина отсутствия силы реакции в первом случае (под «силой реакции», я полагаю, вы имеете в виду реакцию на нормальную силу, действующую на м 2 ) заключалась в том, что они не рисовали диаграмму свободного тела для объекта, на который действует сила реакции, а именно М . Опять же, данное решение пропускает некоторые части (в данном случае диаграмму свободного тела), которые не нужны для решения проблемы. Если нарисовать свободную диаграмму тела для М , вы увидите силу реакции.

Могли бы вы решить первую проблему с тележкой БЕЗ переноса всех трех масс в FBD тележки? Есть ли другой способ применить второй закон Ньютона к задаче о тележке?

Если этим вы спрашиваете, могли ли вы решить первую проблему, нарисовав отдельные диаграммы свободного тела для каждой из трех масс м 1 , м 2 , и М , тогда да, конечно можно.

На а), не уверен, что вы имеете в виду, но они явно устанавливают a_y = 0
Нет, сила реакции, о которой я говорю, это сила, действующая м 2 на М.
«Если этим вы спрашиваете, могли ли вы решить первую задачу, нарисовав отдельные диаграммы свободного тела для каждой из трех масс m1, m2 и M, то да, вы, безусловно, можете». Я действительно сделал это, но не нашел способа включить м 1 в моем Ф час о р я г о н т а л "=" ∑ М а с м 1 действует только в вертикальном направлении с большим М.
Хотел сказать ( ∑ М ) а
(1) Запишите второй закон Ньютона для всех трех объектов. Я вижу, вы отредактировали вопрос, чтобы он содержал ваши бесплатные диаграммы тела; теперь отредактируйте и уравнения. (2) Да, это сила, о которой я говорю. Это тот, который помечен Ф 2 ′ на ваших схемах. (3) Как я уже сказал, включите уравнения. Пока вы этим занимаетесь, возможно, вам следует показать свою попытку решения системы уравнений.
Спасибо, Дэвид. Мне не хватает здравого смысла в этих понятиях...
Оглядываясь назад, это то, что нужно решать в чате (или, возможно, с отдельным домашним заданием). С каждым редактированием ваш вопрос становится все более запутанным и менее целенаправленным. Я верну его обратно для вас. Но сначала я упомяну, что когда вы рисуете FBD для М вы также должны учитывать силу, с которой струна действует на шкив.
Струна не касается большой массы M, а шкив/струна не имеют массы. Мне очень жаль, что я сделал это так долго.
Вы должны либо (а) считать шкив частью М , и в этом случае строка касается М или (b) рассматривайте шкив как отдельный объект, который касается как струны, так и М , и в этом случае вам нужно нарисовать диаграмму свободного тела и написать для нее второй закон Ньютона. В любом случае есть сила М на приведенной вами схеме этого нет.
Если вы все еще не уверены в этом после моего последнего комментария, я бы рекомендовал опубликовать новый вопрос, который просто спрашивает, как решить эту проблему. Обязательно пометьте его тегом домашнего задания и следуйте рекомендациям в разделе часто задаваемых вопросов о домашних заданиях .
Вы правы, Дэвид, возможно, было бы лучше выделить это во второй вопрос. Я не решался сделать это, потому что я не уверен, нарушает ли это какие-либо правила. Я должен сделать это завтра, потому что уже очень поздно. С праздником кстати! Это канун', где я
Не беспокойтесь слишком сильно о нарушении правил. До тех пор, пока вы прилагаете некоторые усилия, упор на сайтах SE делается на том, чтобы исправить ваши вопросы, чтобы они соответствовали любым правилам, которые могут быть, а не наказывать вас за их нарушение.
Две задачи с диаграммами свободного тела. Противоречия (предоставлены решения)
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v