Как найти силу тяги зная
Перейти к содержимому

Как найти силу тяги зная

  • автор:

Сила тяги

Справочник

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: \[(v=\operatorname t)\]

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:

\[\mathrm=\mathrm \cdot \mathrm\]

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:

\[F_>F_ \text <. то есть >F_>m \times g\]

  • \[F_\] — сила, с которой происходит сокращение мышечной массы (сила тяги для данного случая);
  • \[F_\] 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:

\[F=m \times \frac\]

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

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:

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

\[\mathrm=\frac\]

Окончательное уравнение выражает так:

Нет времени решать самому?

Что такое сила тяги и по какой формуле её находить ?

Разберёмся в вопросе, что такое сила тяги. Как следует из самого названия – это сила, которую необходимо прикладывать к телу, чтобы оно находилось в состоянии постоянного движения.

Сила тяги

Если её убрать, то тело, будь то автомобиль, электровоз, космическая ракета или санки, со временем остановится. Это произойдёт потому, что на тело всегда действуют силы, которые заставляют его стремиться к состоянию покоя:

  • силы трения (покоя, качения, скольжения),
  • сопротивления воздуха (газа),
  • сопротивления воды и др.

Первый и второй законы Ньютона

Обратимся к законам Ньютона, которые хорошо описывают механическое движение тел. Из школьной программы мы знаем, что есть первый закон Ньютона, который описывает закон инерции. Он гласит, что любое тело, если на него не действуют силы, или если их равнодействующая равна нулю, движется прямолинейно и равномерно, или же находится в состоянии покоя. Это означает, что тело, пока на него ничто не действует, будет двигаться с постоянной скоростью v=const или пребывать в состоянии покоя сколько угодно долго, пока какое-то внешнее воздействие не выведет тело из этого состояния. Это и есть движение по инерции.

Надо сказать, что этот закон справедлив лишь в так называемых инерциальных системах отсчёта. В неинерциальных системах отсчёта этот закон не действует и нужно использовать второй закон Ньютона. В таких системах отсчёта тело тоже будет двигаться по инерции, но оно будет двигаться с ускорением, стремясь сохранять своё движение, т.е. на него также не будут действовать никакие внешние силы, кроме силы инерции, стремящейся двигать тело в том направлении, в каком оно двигалось до воздействия. Тут мы приходим к рассмотрению второго закона Ньютона, который также справедлив в инерциальных системах отсчёта, т. е. в таких системах отсчёта, в которых тело движется с постоянной скоростью либо находится в покое.

Этот закон утверждает, что для того, чтобы вывести тело из состояния покоя или равномерного движения, к нему необходимо приложить силу, равную F=m•a, где m — это масса тела, a — ускорение, сообщаемое телу. Зная эти законы, можно рассчитать силу тяги (двигателя автомобиля, ракетного двигателя или, например, лошади, тянущей нагруженную повозку).

Законы Ньютона

Примеры из жизни

Насколько вы сильны?

Рассмотрим простейший пример. Ваш ребёнок сел на санки и просит вас его покатать. С какой силой вам нужно тянуть эти санки, чтобы ребёнок остался доволен быстрой ездой ? Пока санки с ребёнком остаются в состоянии покоя, все силы, действующие на них, уравновешены. Состояние покоя — это частный случай инерции. Здесь на санки действуют две силы: тяжести Fт = m•g, направленная вертикально вниз, и нормального давления N, направленная вертикально вверх. Поскольку санки не движутся, то N – m•g = 0. Тогда из этого равенства следует, что N = m•g.

Когда вы решили покатать своего ребёнка, вы прикладываете силу тяги (Fтяги) к санкам с ребёнком. Когда вы начинаете тянуть санки, возникает сопротивление движению, вызванное силой трения (Fтр.), направленной в противоположную сторону. Это так называемая сила трения покоя. Когда тело не движется, она равна нулю. Стоит потянуть за санки — и появляется сила трения покоя, которая меняется от нуля до некоторого максимального значения (Fтр. max). Как только Fтяги превысит Fтр.max, санки с ребёнком придут в движение.

Чтобы найти Fтяги, применим второй закон Ньютона: Fтяги – Fтр.max = m•a, где a – ускорение, с которым вы тянете санки, m – масса санок с ребёнком. Допустим, вы разогнали санки до определённой скорости, которая не изменяется. Тогда a = 0 и вышеприведённое уравнение запишется в виде: Fтяги – Fтр. max = 0, или Fтяги = Fтр.max. Есть известный закон из физики, который устанавливает определённую зависимость для Fтр.max и N. Эта зависимость имеет вид: Fтр.max = fmax • N, где fmax – максимальный коэффициент трения покоя.

Если в эту формулу подставить выражение для N, то мы получим Fтр.max = fmax•m•g. Тогда формула искомой силы тяги примет вид: Fтяги = fmax•m•g = fск•m•g, где fск = fmax – коэффициент трения скольжения, g – ускорение свободного падения. Допустим, fск = 0,7, m = 30 кг, g = 9,81 м/с², тогда Fтяги = 0,7 • 30 кг • 9,81 м/с² = 206,01 Н (Ньютона).

Насколько силён ваш автомобиль?

Рассмотрим ещё пример. У вас есть автомобиль, мощность двигателя которого N. вы едете со скоростью v. Как в этом случае узнать силу тяги двигателя вашего автомобиля ? Поскольку скорость автомобиля не меняется, то Fтяги уравновешена силами трения качения, лобового сопротивления, трения в подшипниках и т. д. (первый закон Ньютона). По второму закону Ньютона она будет равна Fтяги = m•a. Чтобы её вычислить, достаточно знать массу автомобиля m и ускорение a.

Допустим, вы разогнали свой автомобиль до скорости v за какое-то время t, проехав расстояние s. Тогда Fтяги будет легко рассчитана по формуле: Fтяги = m•v/t. Как и в примере с санками, справедлива также такая формула: Fтяги = f•m•g, где f – коэффициент трения качения, который зависит от скорости автомобиля (чем больше скорость, тем меньше этот коэффициент).

Но что делать, если масса автомобиля m, коэффициент трения качения f и время разгона t неизвестны ? Тогда можно поступить по-другому. Двигатель вашего автомобиля при разгоне совершил работу A = Fтяги • s. Поскольку формула расстояния имеет вид s = v•t, то выражение для работы будет таким: A = Fтяги • v • t. Разделив обе части этого равенства на t, получим A/t = Fтяги • v. Но A/t = N – это мощность двигателя вашего автомобиля, поэтому N = Fтяги • v. Отсюда уже получим искомую формулу: Fтяги =N/v.

Допустим, вы разогнали свой автомобиль до скорости v = 180 км/ч, а мощность его двигателя N = 200 л. с. (лошадиных сил). Чтобы вычислить Fтяги двигателя, необходимо прежде перевести указанные единицы измерения в единицы СИ, т. е. международной системы измерения. Здесь 1 л. с. = 735,499 Вт, поэтому мощность двигателя составит N = 200 л. с. • 735,499 Вт/л. с. = 147099,8 Вт. Скорость в системе СИ будет равна v = 180 км/ч = 180 • 1000 м/3600 с = 50 м/с. Тогда искомое значение будет равно Fтяги = 147099,8 Вт/50 (м/с) = 2941,996 Н ~ 2,94 кН (килоньютона).

Около 3 килоньютонов. Много это или мало ? Допустим, вы жмёте 100 килограммовую штангу. Чтобы её поднять, вам нужно преодолеть её вес, равный P = m•g = 100 кг • 9,81 м/с² = 981 Н (ньютон)~0,98 кН. Полученное для автомобиля значение Fтяги больше веса штанги в 2,94/0,98 = 3 раза. Это равносильно тому, что вы будете поднимать штангу массой в 300 кг. Такова сила тяги двигателя вашего автомобиля (на скорости 180 км/ч).

Сила трения

Таким образом, зная школьный курс физики, мы можем с лёгкостью вычислить силу тяги:

  • человека,
  • лошади,
  • паровоза,
  • автомобиля,
  • космической ракеты и всех прочих видов техники.

В нашем видео вы найдете интересные опыты, поясняющие, что такое сила тяги и сила сопростивления.

Сила тяги

Силой тяги называют силу, прикладываемую к телу для поддержании его в постоянном движении.

Прекращение действия силы тяги приводит к остановке вследствие трения, вязкости окружающей среды и других противодействующих движению сил.

Тело, на которое не действуют силы, движется с постоянной скоростью $v = const$ (первый закон Ньютона). Частным случаем такого движения является состояние покоя ($v = 0$). Движение с постоянной скоростью называют состоянием инерции. Чтобы вывести тело из такого состояния, нужно приложить к нему силу. Скорость тела в этом случае изменится, т.е. оно получит ускорение (либо замедление, которое можно считать отрицательным ускорением).

Статья: Сила тяги

Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов

Величина ускорения обратнопропорциональна массе тела (чем оно массивнее, тем труднее его вывести из состояния инерции) и прямопропорциональна интенсивности приложенной силы. Таким образом:

  • $F$ — сила,
  • $m$ — масса,
  • $a$ — ускорение.

Замечание 1

Эта формула отражает Второй закон Ньютона.

Формулы для расчета

В качестве примера силы тяги, выводящей тело из состояния покоя, можно рассмотреть спортсмена, поднимающего штангу. В исходном состоянии штанга находится в состоянии инерции (остается неподвижной). Когда спортсмен отрывает ее от земли, его мышцы должны сокращаться с такой силой, чтобы она превысила вес штанги, т.е. силу, с которой ее притягивает гравитационное поле Земли. Если штангисту удастся оторвать штангу от пола — значит она переместится вверх на некоторое расстояние, т.е. получит ускорение. Т.е. силой тяги, двигающей данный снаряд, является сила сокращающихся мышц спортсмена. При этом должно соблюдаться условие:

Помощь эксперта по теме работы
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Помощь с рефератом от нейросети

$F_м$ > $F_т$, т.е. $F_м$ >$ m \cdot g$,

где $F_м$ — сила мышц (в данном случае сила тяги), $F_т$ — сила тяжести (гравитация), $m$ — масса, $g$ — ускорение свободного падения.

Состояние движения по инерции следует отличать от равномерного движения, когда сила тяги уравновешивается противодействующими силами. Например, при движении автомобиля работающий двигатель через систему трансмиссии передает на колеса силу, преодолевающую силы трения внутри механизмов автомобиля, трения колес о поверхность дороги, сопротивления воздуха и т.д. Силу тяги можно в этом случае вычислить зная время разгона $t$ до нужной скорости $v$ и массу автомобиля $m$:

Здесь ускорение выражено как частное от деления скорости на время разгона.

Силу тяги можно также выразить через мощность — способность некоторого источника энергии совершать работу. Чем мощность выше — тем за меньшее время этот источник разовьет силу, способную разогнать тело массой $m$ до требуемой скорости $v$. Работа же прямопропорциональна силе, которая ее совершила:

где $s$ — расстояние, на которое сила переместила данное тело.

Поскольку расстояние можно выразить через скорость и время,

а мощность есть работа, выполняемая в единицу времени

можно составить уравнения:

Вычислить силу тяги автомобиля, движущегося с ускорением $3 м/с^2$, если его масса составляет 1,5 тонны, а сила трения — 10% от силы тяжести.

Рассмотрим силу тяги как сумму двух сил:

  1. разгоняющей автомобиль с заданным ускорением: $F_1 = m \cdot a$, где $m$ — масса, $a$ — ускорение;
  2. преодолевающей силу трения: $F_2 = \mu \cdot m \cdot g$, где $\mu$ — коэффициент силы трения, $g$ — ускорение свободного падения.

Подставив числовые значения в формулу

$F = F_1 + F_2 = m \cdot a + \mu \cdot m \cdot g$

получим, попутно переведя тонны в единицы СИ килограммы,

$F = 1500 \cdot 3 + 0,1 \cdot 9,8 \cdot 1500 = 1500 \cdot (3 + 0,98) = 5970$

Ответ: 5970 ньютонов.

По какой формуле найти силу тяги.

Вот задача:
Тело массой 200г движется по горизонтальной поверхности с ускорением 0,7 м/с^2. Если силу трения считать равной 0,06 Н, то горизонтально направленная сила тяги, прикладываемая к телу, равна:
1) 0,02 Н
2) 0,08 Н
3) 0,2 Н
4) 0,8 Н

Дополнен 11 лет назад

Возможно так:
Fтрения + Fтяги = ma
0.06 H + Fтяги = 0,7 * 0,2
Fтяги = 0,14-0,06
Fтяги = 0,08
Ответ: 2.

Дополнен 11 лет назад
Нифига не правильно!! ! Правильный ответ 3) 0,2 Н и я снова ничего не понимаю.
Лучший ответ

2 закон Ньютона.
сила тяги + сила трения = масса*ускорение
масса*ускорение=0,2*0,7= 0,14Н
сила тяги = масса*ускорение — сила трения
сила тяги = 0,14 — 0,06
сила тяги = 0,08Н

IllusioneУченик (170) 11 лет назад
правильно у Вас все, да)
Кирилл Постнов Гуру (2735) спасибо!)
DMITRIY FROLOVМудрец (12069) 10 лет назад
Сила тяги = 0,14+0,06=0,2
Тяга двигателя тратиться на разгон болванки и компенсацию трения
Алексей КисельЗнаток (323) 9 лет назад
Fтяги — Fтрения = ma так-то
Алекесей КузнецовЗнаток (442) 9 лет назад
Не хрена много разных случаев и в каждом своя формула.
dbautova@yandex.ruУченик (103) 8 лет назад

сила тяги + сила трения = масса*ускорение
Так выглядит формула в векторном варианте, но сила тяги и сила трения противоположно направлены, поэтому в скалярном виде будет: сила тяги — сила трения = масса*ускорение, отсюда сила тяги равна 0.2

S_n_XЗнаток (254) 8 лет назад

кран піднімає вантаж 3 тони рівномірно. Знайти жорсткість тросу, який видовжився на 4,5 см реши єту задачу плиз

САША ПЛУЖНИКОВУченик (235) 8 лет назад
как ты решил, это неверно, правильный ответ 0,2 .
Остальные ответы

Формулы такой нет. Это выдержка из объяснения.
Сила тяги . Вычислим силу тяги космического корабля, стартующего с Земли вертикально вверх. Движение корабля будем рассматривать в системе координат, связанной с Землёй, причём эту систему принимаем за инерциальную.

Пусть m – секундный расход топлива, u – скорость истечения газов из сопла двигателя относительно ракеты (относительно ракеты) , m > 0 и u > 0, (D — приращение, то есть «дельта».)

Работающий двигатель как бы “забирает” у ракеты непрерывно, порция за порцией, горючее и, сжигая его в камере сгорания, выбрасывает, образуя реактивную струю.

Пусть в некоторый момент времени двигатель “забрал” порцию горючего массой D m. Количество движения этой порции до сгорания направлено вверх и равно v D m, где v – мгновенная скорость ракеты относительно Земли (абсолютная скорость) .

За малый промежуток времени D t масса D m сгорает и выбрасывается из сопла двигателя с относительной скоростью u в направлении, противоположном движению ракеты, то есть скоростью v – u относительно Земли. Вначале, при v < u, абсолютная скорость истечения газов отрицательна (направлена к Земле) , а позже, когда v >u, положительна (направлена от Земли) .

После сгорания выбрасываемая масса обладает абсолютным количеством движения

следовательно, за время приращения её количества движения составит:

( v – u) D m – v D m = –u D m.

В единицу времени изменение количества движения массы равно – u D m / D t. Физически эта величина представляет собой силу F ‘ давления на струю, создаваемую работой реактивного двигателя. Учитывая, что D m / D t = m, получаем:

Знак “минус” показывает, что сила F ‘, действующая на образующуюся газовую струю, направлена к Земле.

По третьему закону Ньютона при взаимодействии двигателя с выбрасываемой им струёй последняя действует на двигатель ракеты в противоположную сторону с силой F = – F ‘, то есть

Её называют реактивной силой.

Таким образом, при стационарном режиме работы реактивного двигателя сила тяги постоянна, направлена вверх (в сторону движения корабля) и равна произведению секундного расхода топлива на относительную скорость выбрасываемых газов.

Зная реактивную силу, можно написать уравнение движения ракеты, которое без учёта поля тяготения имеет вид:

m D v / D t = m u, (3)

где D v / D t – ускорение ракеты. При наличии поля тяготения уравнение движения будет:

m D v / D t = m u – m g. (4)

Внешнее силовое поле не изменяет величины создаваемой двигателем реактивной силы, так как последняя определяется лишь режимом работы самого двигателя ракеты, оно меняет только закон движения корабля.

Интегрируя уравнение (3), К. Э. Циолковский впервые нашёл, что скорость корабля в пространстве вне поля тяготения возрастает по логарифмическому закону:

v = u ln (m0 / m), (5)

где m0 – начальная масса корабля, m – его масса в произвольный момент.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *