Question

Помогите с задачей по физике. По горизонтальной поверхности асфальтированной дороги равномерно движется велосипедист на традиционном велосипеде. Какие силы действуют на велосипед с велосипедистом? Какая сила приводит его в движение? Ответ пояснить рисунком.

Answer 1

1. сила тяжести
2. сила сопротивления воздуха
3. сила трения
4. сила действующая со стороны человека на велосипед (приводит в движение)

Answer 2

На велосипед с велосипедистом действуют несколько сил, и для понимания этого процесса, давайте рассмотрим основные силы, которые действуют на него при движении по горизонтальной асфальтированной дороге:

1. Гравитационная сила (Fg): Эта сила направлена вертикально вниз и действует на велосипедиста и велосипед, притягивая их к Земле. Гравитационная сила определяется массой велосипедиста и велосипеда и ускорением свободного падения (около 9.81 м/с² на поверхности Земли).

2. Сила нормальной реакции (Fn): Эта сила также направлена вертикально и действует вверх на велосипед и велосипедиста. Она возникает как реакция опоры (асфальт дороги) на гравитационную силу. В этой силе нет вертикального ускорения, так как велосипед и велосипедист находятся в равновесии в вертикальном направлении.

3. Сила трения (Fтр): Эта сила действует горизонтально и направлена в направлении движения велосипеда. Она возникает из-за трения между шинами велосипеда и асфальтированной дорогой. Сила трения препятствует скольжению велосипеда и позволяет двигаться вперед.

4. Сила сопротивления воздуха (Fd): Эта сила также направлена горизонтально, но против направления движения велосипеда. Сила сопротивления воздуха возникает из-за воздушного трения, которое противодействует движению велосипедиста. Её величина зависит от скорости движения, формы велосипедиста и велосипеда, и других факторов.

Чтобы велосипед двигался вперед с постоянной скоростью, сила приведения (Fпр) должна быть равна сумме всех сил, действующих в горизонтальном направлении:

Fпр = Fтр + Fd

Сила приведения, которая вызывает движение вперед, обеспечивается велосипедистом, крутя педали велосипеда. В этот момент велосипедист передает свою энергию вращения педалей в приведение велосипеда в движение.

Вот рисунок, чтобы наглядно продемонстрировать взаимодействие указанных сил:

           ↑ Fg
           |
Fn         |   Fтр
|          |--------> Fпр (приводящая сила)
|          |
|          |   Fd
|__________|
  Горизонтальная поверхность

Таким образом, силы, действующие на велосипед с велосипедистом, включают гравитационную силу, нормальную реакцию, силу трения и силу сопротивления воздуха. Сила приведения, создаваемая велосипедистом при кручении педалей, позволяет преодолевать эти силы и двигаться вперед по дороге.