Каким было бы давление колес на рельсы если
Содержание статьи
Каким было бы давление колес на рельсы если бы колеса
Давление твёрдых тел: Что мы узнали. Вопросы и задания
Что мы узнали
• Давлением р называют отношение модуля силы давления F, действующей на некоторую площадь поверхности S, к этой площади:
• При одной и той же силе давления можно изменить давление, изменив площадь, на которую действует сила давления: при увеличении площади давление уменьшается, а при уменьшении площади — увеличивается.
• Единица давления в СИ 1 Па = 1 Н/м 2 .
Вопросы и задания
1. Расскажите о том, что такое давление.
2. Сравните давление и силу давления: чем они различаются?
3. Опишите способы изменения давления и приведите примеры использования этих способов.
4. Как изменится давление, если сила давления увеличится в 2 раза, а площадь, на которую действует эта сила, не изменится?
5. Как изменится давление, если площадь, на которую действует сила давления, увеличится в 4 раза, а сила давления не изменится?
6. На полу стоит куб массой 5 кг. Ребро куба равно 10 см. Какое давление оказывает куб?
7. Объясните, почему в мягком кресле удобнее сидеть, чем на жёстком стуле.
8. Измерьте давление, которое вы оказываете на пол, когда стоите.
9. Оцените давление на стол полного литрового пакета с молоком или соком. Примите, что плотность жидкости равна плотности воды, а массой пакета можно пренебречь. Рассмотрите случаи, когда пакет соприкасается со столом разными гранями.
10. На столе стоит медный цилиндр. Как изменится давление, оказываемое цилиндром на стол, если: а) высоту цилиндра увеличить в 2 раза; б) диаметр цилиндра увеличить в 2 раза; в) все размеры цилиндра увеличить в 2 раза?
11. Каким было бы давление колёс на рельсы, если бы колёса и рельсы не деформировались?
12. Какова площадь соприкосновения каждого из 8 колёс вагона с рельсом, если масса вагона с грузом 80 т, а оказываемое колесом давление равно 400 МПа?
13. Лежащий на столе лист стекла оказывает давление 200 Па. Какова толщина листа?
14. Полый медный куб с длиной ребра 10 см оказывает на стол давление 5 кПа. Каков объём полости?
15. Составьте задачу на давление, ответом которой было бы «1 кПа».
Домашняя лаборатория
Измерьте, какое давление на пол оказывает стул. Во сколько раз увеличивается это давление, когда вы садитесь на стул? Если у вас есть напольные весы, то измерение вашей массы и массы стула не вызовет проблем (можно стать на весы, держа стул в руках). Стул можно взвесить также с помощью пружинных весов.
Источник
Каким было бы давление колес вагонов на рельсы, если бы колеса и рельсы не деформировались при соприкосновении?
Ответы
пример выполненной работы
1. Снимите нижнюю кожицу чешуи лука (4мм2); Приготовьте микропрепарат, рассмотрите и зарисуйте 4-5 клеток увиденного; С одной стороны покровного стекла нанесите несколько капель раствора поваренной соли, а с другой стороны полоской фильтровальной бумаги, оттяните воду; Рассмотрите микропрепарат в течение нескольких секунд. Обратите внимание на изменения, произошедшие с мембранами клеток и время за которое эти изменения произошли. Зарисуйте изменившийся объект. Нанесите несколько капель дистиллированной воды у края покровного стекла и оттяните ее с другой стороны фильтровальной бумагой, смывая плазмолизирующий раствор.
2. Сопоставьте увиденное с изображением объекта на рисунке 1. Зарисуйте изучаемый объект.
1. Куда двигалась вода (в клетки или из них) при помещении ткани в раствор соли?
ОТВЕТ: Вода движется из клетки в раствор, концентрация ионов Na+ при этом стремится выравниваться вне и внутри клетки.
2.Чем можно объяснить такое направление движения воды?
ОТВЕТ: При помещении ткани в воду, вода поглощается клеткой. Это объясняется повышенной концентрацией ионов внутри клетки.
3. Куда двигалась вода при помещении ткани в воду? Чем это объясняется?
ОТВЕТ: Вода двигалась обратно в клетку, так как происходил деплозмолиз.
4. Как вы думаете, что бы могло произойти в клетках, если бы их оставили в растворе соли на длительное время?
ОТВЕТ: Протопласт постепенно бы стался и отделился бы от клеточной оболочки
5. Можно ли использовать раствор соли для уничтожения сорняков?
ОТВЕТ: Да, так как уничтожение сорняков основано на явление плазмолиза.
6. Дайте определение терминам — плазмолиз, деплазмолиз, осмос, тургор.
Плазмолиз — отделение протопласта от клеточной стенки в гипертоническом растворе.
Деплазмолиз — возвращение протопласта клеток растений из состояния плазмолиза в исходное состояние, характеризующееся нормальным тургором.
О́смос — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).
Тургор — гидростатическое давление в клетках растений и бактерий; результат осмотического нагнетания воды.
7. Объясните, почему в варенье яблоки становятся менее сочными.
ОТВЕТ: Яблоки помещаются в сахарный сироп, осмотическое давление которого больше, чем в цитоплазме клеток яблока. Вода из цитоплазмы уходит в сироп, происходит плазмолиз.
ВЫВОД: В ходе практической работы мы изучили одну из функций наружной плазматической мембраны — осуществление избирательного транспорта веществ Избирательный транспорт веществ, осуществляемый наружной плазматической мембраной позволяет поддерживать постоянный химический состав внутренней среды клетки.
Источник
Сила давления вагона на рельсы
Определим силы давления на рельсы передних и задних колес (передней и задней вагонных тележек) вагона, стоящего на горизонтальном участке пути. Масса вагона m. Пусть центр тяжести вагона из-за неравномерной загрузки расположен на некотором расстоянии l от передней оси. Расстояние между осями вагона L (рис. 6.3). На вагон с грузом действуют со стороны Земли силы тяжести вагона m g и рельсы. Рельсы действуют в точках контакта с передними и задними колесами с силами нормального давления Nп и Nз.
Мысленно уберем рельсы. Вагон, висящий в пространстве под действием всех указанных сил, должен оставаться в равновесии. Он не должен ни перемещаться поступательно, ни вращаться. Запишем для вагона условие отсутствия поступательного движения: сумма проекций сил на вертикальную ось координат OY равна нулю:
В этом уравнении две неизвестные силы Nп и N3 — силы нормального давления рельсов на передние и задние колеса. Поэтому необходимо еще одно уравнение равновесия — условие отсутствия вращения. Как видно на рис. 6.4 силы, действующие на вагон, не сходятся в одной точке и, следовательно, создают вращающий момент сил. Видимой оси вращения нет на рисунке. Но это не важно. Где бы ни расположить возможную ось вращения, перпендикулярную плоскости рисунка, все равно сумма моментов сил для неподвижного вагона должна быть равна нулю. Выгодно ось вращения выбрать проходящей через точки опоры либо передних, либо задних колес. В этом случае плечи сил давления Nпили Nз будут равны нулю. Пусть ось проходит через точки опоры передних колес П. Моменты силы тяжести mg l действует относительно оси П против часовой стрелки. Будем считать его отрицательным. А момент силы давления рельсов на задние колеса NзL — по движению часовой стрелки — положительным. В итоге уравнение равновесия, то есть равенство нулю суммы моментов сил относительно оси П, будет
Отсюда сила давления на задние колеса равна
.
Подставив N3 в уравнение (6.5) или записав уравнение моментов сил относительно оси задней оси, получим
.
Чем ближе к оси расположен центр тяжести, тем больше сила давления рельсов на эту колесную пару. Сила давления на передние и задние колеса будет одинакова и равна половине силы тяжести вагона, если центр масс находится посередине.
Рассмотрим режим ускоренного движения вагона. Очевидно, силы давления на колеса вагона со стороны рельсов Nпи Nз отличаются от полученных для неподвижного вагона. Выделим мысленно вагон из состава (рис. 6.4). Вагон покоится относительно поезда, но поезд является неинерциальной системой отсчета. Поэтому для соблюдения равновесия следует ввести силу инерции:
. Сила инерции приложена к центру масс вагона и направлена против вектора ускорения.
Пусть центр масс вагона находится на расстоянии l от передней оси. Со стороны передней и задней частей состава на автосцепки вагона действуют силы натяжения Fпи Fз. При движении со стороны рельсов действует сила сопротивления качению колес: Fсопр=μсопрmg. Под действием указанных сил вагон должен оставаться в равновесии относительно поезда. Запишем уравнение равновесия вагона в проекции на ось Ох
Запишем уравнения равновесия вагона под действием моментов сил относительно осей, проходящих через точки контакта передних и задних колес
Подставим из уравнения (6.6) разность сил натяжения. Тогда силы давления рельсов на передние и задние колеса вагона будут равны
, . (6.9)
Если сопоставить с результатами расчета для неподвижного вагона, то при движении с ускорением сила инерции разгружает передние колеса и нагружает задние колеса. А сила сопротивления — наоборот. Как и должно быть, сумма сил давления, несмотря на перераспределение их величин, равна силе тяжести вагона.
Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 1423 ; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Источник