Помогите решить задачу!

[Терра 18]

По горизонтальным рельсам движется вагон. Сил трения составляет 40% от веса вагона. К потолку вагона на нити подвешен шарик массой 30 г. Определить силу натяжения нити и угол отклонения нити от вертикали.

 

Прежде всего, мне непонятно, с какой стати нить будет отклоняться - в условии же не сказано, что вагон движется с ускорением. Кто-нибудь физику знает? :)

[Гость]

Поскольку вагон движется под воздействием импульса и его движению противодействует сила трения - он движется с ускорением. Узкорение имеет отрицательную величину - т.е. вагон тормозится.

Сила торможения пропорциональна коэффициенту трения - 40% (к слову сказать - жуткий коэффициент, наверное вагон тормозят с потощью "башмаков" :) )

 

Остальное надо считать используя формулы:

- Импульса

- Силы трения

- косинуса угла равновесия маятника.

 

Я формулы не помню, а искать лениво. Сорь.

[Терра 18]

медиумалист

Сила торможения пропорциональна коэффициенту трения - 40% (к слову сказать - жуткий коэффициент, наверное вагон тормозят с потощью "башмаков" sm004.gif )

УПС! точно. Тормозится.

[Римский 238]

Прежде всего, мне непонятно, с какой стати нить будет отклоняться - в условии же не сказано, что вагон движется с ускорением. Кто-нибудь физику знает? :)

Вагон-таки движется с ускорением.

Перечислены все силы, действующие на предметы, а те силы, что не перечислены, можно рассматривать как отсутствующие.

 

На вагон массой m действует сила тяжести mg и сила трения (в сторону, противоположную движению, под углом 90 градусов к вектору силы тяжести) 0.4 mg

 

Равнодйствующая сил будет равна векторной сумме сил:

F равнодействующая = Корень( (mg)^2 + (0/4 mg)^2) = mg * корень (1+0.4*0.4)= 1.077 mg

Угол между равнодействующей силой и вертикалью равен арктангенсу модулей сил: atg (0.4 / 1 ) = 21.8 градуса

 

На шарик, подвешенный на нити действуют сила тяжести и ускорение подвеса (потолка вагона).

Тут есть тонкость в рассуждениях: по принципу относительности Галлилея нет разницы, что именно движется с ускорением - вокзал или перрон, а в данном случае - шарик или потолок вагона.

То есть можно считать, что подвес неподвижен, а ускорение приложено к самому шарику.

 

Вот и получаем: на шарик массой 30 г действует равнодействующая сила (она же - сила натяжения нити) F=1.077 mg = 1.077 * 0.03 кг * 9.83 м/с2 = 0.32 Н

Угол отклонения при перегрузке 0.4 Же составит 21.8 градуса.

 

Всё.

Совпало с ответом?

[pyotr 7 429]

Уважаемая Терра: Вагон движется равнозамедленно. Система, неподвижная отн стенок вагона, неинерциальна. След-но, к шарику m приложена не только сила mg вниз, но и сила m*0.4g вперед (сила трения 0.4Mg (малой массой m шарика пренебрегаем) создает ускорение инерции 0.4g). Общая сила натяжения по т Пифаг sqrt(0.16+1)*mg, она направлена для сидящего в вагоне вперед по ходу и вниз. Угол отклонения от вертикали arctg0.4.

[pyotr 7 429]

Примечание: Римский уже дал решение. Мое можно не читать.

[Терра 18]

Дорогой Римский, огромное спасибо!

Ответа нет, но выглядит вполне правдоподобно :)

Очень Вам благодарна.

[Терра 18]

Уважаемый pyotr, большое спасибо!

Как здорово, что есть люди, к которым можно обратиться за помощью!

[Ufa_forever 2]

Римский, вы- гений!

[Артем 9 768]

Ну ребята, ну ребята...

Так помнить... :hey:

[pyotr 7 429]

У меня есть вопрос, на который я никак не могу получить удовлетворительный ответ. Ни самостоятельно, ни с  чьей-нибудь помощью. Среди своих знакомых я уже всем с этим вопросом надоел. Попробую спросить дорогих форумчан. Вдруг что получится.

Вопрос возник из экспериментов по титрованию, которые мы с сыном делали 31 января и 7 февраля, я об этом написал пост вчера или позавчера.

Сформулирую решаемую задачу и метод её решения, а затем сам вопрос.

Задача состоит в том, чтобы методом титрования установить, нет ли недовложения аскорбиновой кислоты в фабричных пакетиках с порошком аскорбиновой кислоты, которая продаётся в аптеке.

Метод решения задачи. Взвешиваем порошок, который высыпали из пакетика, на весах. На пакетике, для определённости, указано, что его содержимое - это 2.5 г аскорбиновой кислоты. Весы (их точность 10 мг) показывают, что высыпавшийся порошок весит 2.32 г. ОК, остальное, будем считать, осталось на стенках. Но пока ещё неясно, эти 2.32 г - это аскорбинка, или там есть посторонние примеси? Какой-нибудь  крахмал, например? Поэтому эксперимент продолжается.

Высыпавшийся порошок растворяем в 150 мл дистиллированной воды. Используем для этого мерную колбу. 

Далее готовим щёлочь, которая будет нейтрализовывать аскорбиновую кислоту. Щёлочь, для определённости, это КОН. Растворяем 1.45 г сухой щёлочи (столько уж получилось высыпать, там чешуйки разной величины) в 250 мл дистиллированной воды.

Для титрования берем аликвоту кислоты и аликвоту щёлочи. Известных объёмов.

И теперь вопрос. Если мы в бюретку наливали кислоту и капали ею в щёлочь, дожидаясь обесцвечивания фенолфталеина, который заранее капнули в эту щёлочь, то расчётное количество кислоты получается просто абсурдным: от 2.7 г до 3.0 г (притом что порошка кислоты было всего 2.32 г).

Если же, наоборот, из бюретки мы капаем щёлочью в кислоту, дожидаясь появления стабильно розового цвета индикатора-фенолфталеина, заранее добавленного в эту кислоту, то результаты будут великолепными. Мы получаем 2.32 - 2.38 г кислоты. (Правда, должен признаться, что во втором случае мы использовали не КОН, а NaOH, причём взяли точно приготовленный раствор NaOH, 0.09919 М/л). 

Итак, вопрос: почему при титровании исследуемой кислоты необходимо лить не кислоту в щёлочь, а щёлочь в кислоту? Мне говорили, что в противном случае будет совершенно неприемлемая погрешность (которую мы, кажется, и наблюдали). Но мои расчёты показывают, что погрешность останется точно такой же. В общем, я до сих пор не могу понять, в чём дело. Почему надо в нашем эксперименте лить щёлочь в кислоту, и почему нельзя наоборот. 

Буду рад, если кто-то сможет разъяснить. У меня остались только гипотезы о необратимости свойств фенолфталеина, о каком-то "гистерезисе" и ещё более таинственные химеры. 

 

[klemm 412]

Ну, у меня есть кое-какие соображения. Но пока только одно: едкий натр у Вас был, как я понял, из фиксанала, а едкое кали -- из банки. Так вот, щёлочи при хранении не в герметичных условиях подвергаются выветриванию (взаимодействуют с углекислым газом атмосферы), а также отсыревают, что сказывается на их титре. Неудивительно, что КОН показал бОльший результат (его просто ушло больше). 

Что касается использования индикаторов, то тут тоже есть подводные камни. Кстати, а Вы не пробовали взять другие (лакмус, метилоранж)?

Из общих соображений: химия не математика, от перемены мест слагаемых (последовательности действий) в ней очень многое зависит (например, при изменении последовательности растворения нескольких веществ можно получить разные результаты). 

 

[Юлий 1 702]

Потому эта наука и называется - ХИМИЯ! (Всё не по понятиям, а как вздумается)

[Old Vig 2 637]

2 часа назад, Юлий сказал:

Потому эта наука и называется - ХИМИЯ! (Всё не по понятиям, а как вздумается)

 Дорогой Юлий не брюзжите, я тоже поругался с сеструхой (старше меня на 5 лет) --  она  обозвала меня скотиной из за того, что я принял участие в акциях протеста 23.01 и 31. 01.  Это бы я ей ещё простил, но когда она на тех юных девочек, что фоткались в обнимку со мной и  с моим плакатом, сказала "проститутки", я  бросил трубку. Теперь вот переживаю: есть ли что у неё пошамать -- она инвалид-колясочница и никуда из  в хаты не выходит.  

[pyotr 7 429]

7 часов назад, klemm сказал:

Ну, у меня есть кое-какие соображения. Но пока только одно: едкий натр у Вас был, как я понял, из фиксанала, а едкое кали -- из банки. Так вот, щёлочи при хранении не в герметичных условиях подвергаются выветриванию (взаимодействуют с углекислым газом атмосферы), а также отсыревают, что сказывается на их титре. Неудивительно, что КОН показал бОльший результат (его просто ушло больше). 

Что касается использования индикаторов, то тут тоже есть подводные камни. Кстати, а Вы не пробовали взять другие (лакмус, метилоранж)?

Из общих соображений: химия не математика, от перемены мест слагаемых (последовательности действий) в ней очень многое зависит (например, при изменении последовательности растворения нескольких веществ можно получить разные результаты). 

 

Видимо, я перегрузил пост деталями. Попробую пояснить свой вопрос почётче. Во-первых, и едкое кали, и едкий натр были абсолютно "рабочими". Сухой КОН ("чешуйками") был герметично закрыт в банке. NaOH был недавно поверен. Грешить на качество щелочей или на замену КОН на NaOH я бы не стал.

Суть дела вот в чём. Как мне в один голос объясняли те химики, к которым я обращался, в бюретку надо всегда наливать то, чем титруешь. Раствор с точной концентрацией. А капать из неё надо в тот раствор, который надо определить. Если поменять растворы местами (в бюретку налить определяемый раствор, и капать им в известный), то  погрешность результата будет огромной.

Говорить-то говорили, а вот почему так будет, в чём причина, так никто объяснить и не смог.

В принципе, вся работа по титрованию уже выполнена. Результаты прекрасные (это общее мнение). Вопрос, который я задаю, не интересует абсолютно никого (из тех, с кем я консультировался).

Но вот мне он просто покоя не даёт. 

NB. Насчёт индикаторов. Подбор каких-то других индикаторов в данном случае неактуален. Всё уже сделано, и сделано хорошо. Мой вопрос формулируется, если угодно, "в рамках фенолфталеина".

P.S. Разумеется, я не обижусь, если никакого ответа не получу.    

[klemm 412]

Не, с деталями всё в порядке, не переживайте. В химии чем больше деталей, тем лучше, так как в них, как правило, дьявол и прячется.

Поговорил с доктором наук, который последние лет двадцать преподаёт аналитику. Его мнение: теоретически всё абсолютно симметрично относительно того, что и чем титровать. Никаких погрешностей быть не должно. 

То, что Вы повторяли титрование разными щелочами, как раз и объясняет разницу в результатах: и если за децинормальность NaOH можно, с Ваших слов, ручаться, то кто поручится за точность концентрации КОН? Вы же взяли обычную навеску (а не фиксанал) из упаковки, степень герметичности которой вряд ли абсолютна, да и возраст реактива иногда подтвердить затруднительно.

Вот если бы обратный опыт был сделан тем же реактивом и получен был тот же отличающийся результат, тогда и следовало бы сомневаться в обратимости титрования.

Принцип единственного различия рулит. 

[pyotr 7 429]

6 часов назад, klemm сказал:

Не, с деталями всё в порядке, не переживайте. В химии чем больше деталей, тем лучше, так как в них, как правило, дьявол и прячется.

Поговорил с доктором наук, который последние лет двадцать преподаёт аналитику. Его мнение: теоретически всё абсолютно симметрично относительно того, что и чем титровать. Никаких погрешностей быть не должно. 

То, что Вы повторяли титрование разными щелочами, как раз и объясняет разницу в результатах: и если за децинормальность NaOH можно, с Ваших слов, ручаться, то кто поручится за точность концентрации КОН? Вы же взяли обычную навеску (а не фиксанал) из упаковки, степень герметичности которой вряд ли абсолютна, да и возраст реактива иногда подтвердить затруднительно.

Вот если бы обратный опыт был сделан тем же реактивом и получен был тот же отличающийся результат, тогда и следовало бы сомневаться в обратимости титрования.

Принцип единственного различия рулит. 

Замечательно. Огромное спасибо, уважаемый klemm. "Всё абсолютно симметрично". Это и есть ответ на мой вопрос. И теперь, если мой энтузиазм не иссякнет, я попробую прикинуть влияние "деталей" (в которых дьявол прячется).
На мой взгляд, заданный вопрос исчерпан. 

[Юлий 1 702]

В 10.02.2021 в 17:47, Old Vig сказал:

 Дорогой Юлий не брюзжите, я тоже поругался с сеструхой (старше меня на 5 лет) --  она  обозвала меня скотиной из за того, что я принял участие в акциях протеста 23.01 и 31. 01.  Это бы я ей ещё простил, но когда она на тех юных девочек, что фоткались в обнимку со мной и  с моим плакатом, сказала "проститутки", я  бросил трубку. Теперь вот переживаю: есть ли что у неё пошамать -- она инвалид-колясочница и никуда из  в хаты не выходит.  

Поплачем в жилетку друг другу, уважаемый ОлдВиг! Пошли в разнос наши старшИе - ничего не хотят принимать со стороны. И всё-то им НЕ ТАК. А мы вот так и стоИм с развдЁнными руками - куда ни кинь - клин.

Изменено 13 Февраля 2021 пользователем Юлий
пропуск смыслового слова