Велосипидист едет в гору - практическая задача

Автор
Сообщение
Nezar
#6211 2011-05-19 15:48 GMT

Добрый день.

Такая практическая задача

велосипедист поднимается в горку со скоростью 20 кмч

угол горы 10%

коэффициент трения колес с асфальтом - 0,8

вес велосипедист 85 кг

длина наклона 10 метров.

Вопрос сколько он потратит энергии на подъем? (Дж)

Я уже давно не школьник и не студент - поэтому элементарная физика забылась((

Спасибо.

persej
#6228 2011-05-20 11:10 GMT

Есть универсальный алгоритм решения любых задач:

Если требуется найти а, берутся известные формулы где есть а и выписываются и смотрится что надо найти. Пусть в первой формуле надо найти b. Затем опять выписывается формулы с b и смотрится что надо найти. Пусть надо найти с т.д. В конце концов приходим к условиям задачи. Далее остается свернуть формулы идя от условия задачи к тому что надо найти. После всяких сокращений формула ответа готова.

На чем базируется уверенность, что такое "дерево" (цепочка) обязательно есть-

Если задача решается, значит есть цепочка преобразований от условий задачи к ответу.

Мы же идем в обратном направлении по этому дереву.

Какие Вы знаете формулы в которых есть работа?

Универсальный алгоритм решения задач

1) Проведите от буквы которую надо найти стрелки на формулы через которые она находится.

2) С неизвестными буквами поступите как в 1) .

Этот алгоритм остановится только тогда когда вы выйдите на условия задачи, что и требуется .

Какие есть вопросы?

[sea][u]Универсальный алгоритм решения задач:[/u]
1) Проведите от буквы которую надо найти стрелки на формулы через которые она находится.
2) С неизвестными буквами в фо

отредактировал(а) persej: 2011-05-20 11:32 GMT
Nezar
#6229 2011-05-20 12:34 GMT

Нашел следующие формулы

[W]= Джоуль(дж)= Вт · с= кг ·(метр2/сек2)

подставив сюда нужные данные получил результат, который вроде совпадает с данными таблиц расхода коллодий.

А дальше возникла проблема. Вроде формула нахождения силы для поднятия в горку W= F·s·cos(α). Но я не понимаю почему результат получается меньше, чем при движении по ровной плоскости. По идее чтобы в горку подняться нужно потратить больше энергии.

для силы трения нашел такое W= Fтр s= μ Fнорм s - но тоже както не очень получается. Собственно результат меньше чем без силы трения.

ну и последняя формула

W= mg(sin(α)+ μcos(α)) s - результат какой-то оочень большой получается, даже если угол наклона равен 0.

На большее меня не хватило. Видимо я что то упустил.

Формулы брал с сайта fxyz.ru.

iskander
#6230 2011-05-20 13:11 GMT

persej - большой любитель алгоритмов, сразу видно техническое образование. Алгоритм хорош тогда, когда есть ясное понимание задачи, поэтому надо начинать не с алгоритма, а с разборки условия задачи.

Первое - надо записать данные в СИ: наклон в % перевести в угол, км/час в м/с

Второе, что надо сделать - это определиться с инерциальной системой отсчета (ИСО) в которой будем решать задачу. В данном случае ИСО свяжем с горой и ось ОХ направим горизонтально вправо, ось ОУ - вертикально вверх и начало координат совместим с началом подъема.

Третье - нарисуем склон, велосипедиста и обозначим все силы, действующие на него.

Теперь проанализируем данные в задаче (у меня впечатление, что вы ее сами придумали).

Непонятно, для чего дана скорость велосипедиста, если он двигался с этой скоростью по горизонтали и сохранил ее при движении по склону - его кинетическая энергия не изменилась и она в целом и не нужна. Можно было просто написать, что велосипедист поднимается по склону с постоянной скоростью, что говорит о том, что сила тяги равна сумме силы трения и скатывающей силы и можно посчитать работу на данном в задаче пути 10 м. Кроме того велосипедист поднялся по склону на некоторую высоту и приобрел потенциальную энергию и искомая энергия и есть сумма совершенной работы и приобретенной потенциальной энергии. Кинетическая энергия осталась прежней и ее не надо учитывать. Очень странный в задаче коэффициент трения, можно подумать, что велосипедиста волокут по склону и он сильно упирается. Вот теперь, когда все разложено по полочкам - можно поиграться и с алгоритмами. Надо сказать, что в университетах и педвузах, которые по преподаванию физмат наук идейно близки, алгоритмы не приветствуются. Там очень важно разобраться в задаче до применения формул, понять все тонкости условия и уж потом переходить к формулам.

Nezar
#6236 2011-05-20 16:20 GMT

Совершенно верно - задача придумана мной. Как я уже писал - это практическая задача.

Т.к. я не силен в физике - написал все вводные которые я знаю.

Коэффициент трения я взял с вело-форума. Там он указывался как коэффициент трения колос велосипеда с асфальтов. Скорее всего это коэффициент сцепления колес с асфальтом. А это наверное не одно и тоже ( предположение).

суть задачи - в нахождении калорий потраченных на подъем. И я подумал что их проще найти через физические формулы.

угол горы - 10 градусов. я ошибся значком.

20 кмч - 5,556 мвс. угол - 10 градусов

мне казалось что чтобы поднятся на склон со скоростью 10 кмч нужно потратить больше энергии чем подняться на этот же склон со скоростью 1 кмч. поэтому и указал скорость - думал что нужна.

а если скорость все таки становится меньше (в реальности, чаще всего, именно так и происходит) - то что нужно указать - начальную и конечную скорость?

iskander
#6254 2011-05-23 09:42 GMT

Поскольку вы едете со скоростью 20 км/час, вы тоже тратите калории на создание кинетической энергии, значит ко всему прочему (указанному выше) надо добавить кинетическую энергию.

Nezar
#6261 2011-05-23 13:35 GMT

Я ценю что Вы пытаетесь меня чему то научить - но к сожалению Физика - это не мое.

Алгоритмы и теоретические выкладки - это замечательно, но меня они особо к ответу не продвинули ((.

Пойду попытаю счастье на другом форуме.

Всем Спасибо.

iskander
#6262 2011-05-23 13:54 GMT

И Вам удачи!