8 марта

Подарочный сертификат от проекта «Инфоурок»

Выбрать сертификат
Инфоурок Физика Другие методич. материалыСистемные задачи по статической прикладной морской физике

Системные задачи по статической прикладной морской физике

библиотека
материалов

Физика /1.Теоретическая физика

К.п.н. Мищик С.А.

Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф.Ушакова ,

Россия

Системные задачи статической прикладной физики

морского флота


Системные задачи статической прикладной физики морского флота отражают целостно-системное моделирование основных элементов транспортных объектов. При этом идёт ориентация на единство базисных характеристик предметных и исполнительных условий относительно предмета содержания и способа его реализации. Рассматривается применение основных теорем статики плоской и пространственной системы сил, произвольных, сходящихся и параллельных взаимодействий.

В процессе решения системных задач статической прикладной физики морского флота необходимо применять основные положения теории деятельности, системного анализа и теории формирования интеллекта.

Системный анализ предполагает выполнение последовательности системных аналитических действий: выделить объект анализа – статическую задачу прикладной физики морского флата (СЗПРМФ) как систему; установить порождающую среду СЗПРМФ; определить уровни анализа СЗПРМФ; представить целостные свойства СЗПРМФ относительно пространственных, силовых, гравитационных, временных и энергетических характеристик и их комбинаций; выделить структуру уровня анализа СЗПРМФ; установить структурные элементы уровня анализа СЗПРМФ; определить системообразующие связи данного уровня анализа СЗПРМФ; представить межуровневые связи анализа СЗПРМФ; выделить форму организации СЗПРМФ; установить системные свойства и поведение СЗПРМФ.

Задача 1


Буксир тянет три баржи различных размеров, следующие одна за другой. Сила тяги винта буксира в данный момент равна 180 кН. Сопротивление воды движению буксира равно 6кН; сопротивление воды движению первой баржи — 60 кН, второй баржи — 40 кН и третьей — 20 кН. Имеющийся в распоряжении канат выдерживает безопасно растягивающую силу в 20 кН. Сколько канатов надо протянуть от буксира к первой барже, от первой ко второй и от второй к третьей, если движение — прямолинейное и равномерное?

Ответ: 6, 3 и 1 канат.

Задача 2


Два тягача, идущих по берегам прямого канала с постоянной скоростью, тянут баржу при помощи двух канатов. Силы натяжения канатов равны 80 кН и 96 кН; угол между ними равен 60°. Найти сопротивление воды Р, испытываемое баржой при ее движении, и углы, которые должны составлять канаты с берегами канала, если баржа движется параллельно берегам.

Ответ: Р = 15,3 кН; α = 33°; β = 27°.

Задача 3


hello_html_4e25564e.png



Задача 4

2 = 3 кН.


hello_html_58511b09.png


Задача 5

Задача 6

Для передачи груза между морскими судами поставлена канатная дорога, по которой передаётся грузовая платформа L, подвешенная к стальному тросу АВ через ролик С, закрепленному в вершинах кранов А и В. Для передвижения ролика С к левому судну служит канат CAD, перекинутый через блок А и наматываемый на грузовой брашпиль D; такой же канат имеется для подтягивания платформы к правому судну. Точки А и В находятся на одной горизонтали на расстоянии AВ = 100 м одна от другой; длина троса АСВ равна 102 м; масса платформы 5 т. Пренебрегая весом канатов и троса, а также трением ролика о трос, определить натяжение каната CAD и натяжение троса АСВ в тот момент, когда длина ветви АС = 20 м.

Ответ: SCAD = 7,5 кН; SCB = SCA = 95,6 кН.

hello_html_58fa6eb6.png


Задача 7




Задача 8

А= - 4,80 кН; ХВ=6,4 кН.

hello_html_6ac02881.png

Задача 9

Задача 10

Задача 11

β = arctg β ; hello_html_27705779.png



hello_html_d84bf97.png

Задача 12

Задача 13

Задача 14

А = 300 Н; YА = 33 Н; ZА = 100 Н; ХВ = 400 Н; YВ = - 206 Н.


hello_html_m2c8f2f89.png

Задача 15

r1 , r2 , r3 , r4 .

Ответ: hello_html_maf0d81.png.

hello_html_m7c8a6c3f.png


Задача 16

Корабль водоизмещением 9000 т имеет центр тяжести в точке с координатами XC = - 4,2 м, YC = 0, ZC = 8,4 м (ось ОX направлена в нос, ось ОY— на левый борт, ось OZ — вверх). С корабля снимают часть груза массой 300 т координаты центра тяжести которого: X1=6 м, Y1 = 0,8 м, Z1 = 6 м. Определить новые координаты центра тяжести корабля.

Задача 17

Танкер водоизмещением 20 000 т в результате полученной подводной пробоины принял 600 т забортной воды в танк (отсек) с координатами центра тяжести X1 = 20 м, Y1 = 8 м, Z1 = 2 м относительно координатных осей с началом в старом центре тяжести танкера. Для частичного выравнивания крена и дифферента (т. е. для устранения поворота судна вокруг продольной и поперечной осей) было принято дополнительно 400 т воды в танк, имеющий координаты центра тяжести X2 = - 25 м, Y2 = -10 м, Z2 = l м. Определить новые координаты центра тяжести танкера.

Ответ: Xc = 9,5 см; Yc = 3,8 см; ZC =7,6 см.


Задача 18

Судно имеет водоизмещение 1500 т. Определить новые координаты центра тяжести судна при заполнении носовой цистерны забортной водой плотностью ρ = 1,03 т/м3, если объем цистерны V = 40 м3, а координаты центра тяжести цистерны х = 2 м, у = 30 м, z=l,5 м. До заполнения цистерны центр тяжести судна находился в начале координат.

Ответ: Xc = 0,053 м; Yc = 0,8 м; ZC = 0,04 м.


Задача 19

Как изменится абсцисса Xc общего центра тяжести корабля водоизмещением 1500 т, если поменять местами два грузау находящихся в диаметральной плоскости и отстоящих друг от друга по горизонтали на расстояние s= 15 м? Массы грузов равны 10 т и 2 т (ось Ох направлена на нос, более легкий груз был ближе к носу).

Ответ: ΔXc = 8 см (к носу).

Задача 20

На какое расстояние по горизонтали в диаметральной плоскости корабля можно переместить груз 60 т, чтобы общий центр тяжести корабля сместился не более чем на 0,1 м2. Водоизмещение корабля равно 12 000 т.

Ответ: на 20 м.


Задача 21

В первом приближении погруженную часть диаметральной плоскости корабля можно принять за трапецию. Определить статические моменты этой площади и координаты ее центра тяжести относительно указанных координатных осей, если а = 50 м; b = 47,9 м; с = 3 м; d = 3 м.

hello_html_549b6883.png

Ответ: Sx = 230,8 м2; Xc = 23,7 м; Sy = 3590 м2; Yc =1,53 м.



Задача 22

Обводы поперечного сечения судна имеют форму половины эллипса, уравнение которого

hello_html_5473ae10.png, где В — ширина сечения; Т — осадка.

Определить статические моменты Sx , Sy изображенной площади.

Ответ: hello_html_66ec34b7.png.

hello_html_58a00df8.png








Задача 23

Носовая часть ватерлинии задана уравнением hello_html_m7ab21d1c.png причем hello_html_5829fbd8.jpg. Определить статический момент Sy площади, ограниченной этой частью ватерлинии и осью Оу, относительно оси Оу, если ширина В = 12 м, а длина носовой части ватерлинии L = 64 м.

hello_html_49cf4142.png

Ответ: hello_html_m76b54aa3.png.


Задача 24

На барабан шпиля массой 160 кг намотана якорная цепь, имеющая натяжение Т=20 кН . Барабан удерживается в равновесии силой F, приложенной к шестерне С и направленной по касательной к ней параллельно Т. Определить величину этой силы и реакции подпятника А и подшипника В, если радиус шпилевого барабана r1 = 20 см, радиус шестерни r2 = 40 см, расстояние центра шестерни от подпятника равно 10 см, АВ = 120 см, а линия действия силы Т отстоит от плоскости шестерни на расстоянии 40 см. Толщиной шестерни пренебречь.

hello_html_m76fd0fbb.png


Ответ: F=l0 кH, ХА = 0, YA = - 2,5 кH: ZA=1,6 кH, ХB = 0, YB = - 7,5 кH.


Задача 25

Судно стоит на якоре. В точке А находится скоба якоря, а в точке В — клюз (отверстие в корпусе судна для якорной цепи). Определить натяжения якорной цепи у скобы (ТА) и у клюза (ТВ), если вес Р цепи в воде равен 2 кН, угол между касательной, проведенной к цепной линии в точке А, и горизонталью α = 10°, а угол между касательной в точке В и горизонталью β = 45°.

hello_html_56b88045.png

Ответ: hello_html_m4e8baa23.png


Задача 26

Судно стоит на якоре. Вес якорной цепи в воде равен Р и действует по прямой, находящейся на расстоянии ℓ от клюза А. Разность высот между точками А и В равна h. Определить натяжения якорной цепи в точках А и В, а также угол α, составленный касательной к цепи в точке А с горизонтом, считая касательную в точке В горизонтальной.

hello_html_99e0ba8.png

Ответ: hello_html_260703f0.png

Задача 27

Теплоход ошвартован у бочки, удерживаемой при помощи якорной цепи. Определить натяжения ТА швартовного троса и ТВ якорной цепи в точках А и В, если бочка погрузилась в воду до половины и имеет форму цилиндра, диаметр которого 1,2 м, длина 2 м, вес 3 кН. Плотность воды ρ = 1,03 т/м3, α = 60°, β = 15°.

hello_html_4eb8c1d9.pngОтвет: ТА = 27,8 кН; ТВ = 31,0 кН.


Задача 28

К бочке В, на которую действует горизонтальная сила F, прикреплен якорь А с помощью троса АВ. С целью увеличения сопротивления, оказываемого якорем, в некоторой точке М троса подвешивают дополнительный груз. При этом часть троса AM располагается горизонтально, а угол, составленный с горизонтом касательной в точке М к части троса MB, равен β . Определить наименьший вес G груза, натяжения троса в точках М и В, угол α, составленный с горизонтом касательной к тросу в точке В, а также величину Q силы плавучести, действующей на бочку, если вес части MB троса в воде равен Р.

hello_html_4e832255.png


Ответ: hello_html_1bfbea07.pnghello_html_5e2f9285.png .


Задача 29

Причальная бочка А массой 300 кг удерживается от сноса течением при помощи двух якорей В и С, лежащих на одной глубине. Объем подводной части бочки V = 0,33 м3; плотность воды ρ = 1,03 т/м3. Якорные тросы, принимаемые прямолинейными, образуют между собой угол β = 90° и лежат в плоскости, наклоненной к горизонту под углом α = 60°. Определить натяжения тросов и величину горизонтальной силы Q, обусловленной течением воды, если эта сила лежит в вертикальной плоскости, делящей угол р пополам.

hello_html_2f35e44d.pngОтвет: T1 = T2 = 190 H; Q = 140 H.


Задача 30

Подводный зонд А массой 500 кг и объемом 0,7 м3 удерживается в подводном положении при помощи трех якорей В, С, D, расположенных на одной глубине на одинаковых расстояниях друг от друга. Определить натяжение каждого троса, если они образуют с вертикалью углы в 45°. Плотность воды 1030 кг/м3.

hello_html_5b1f4d3.pngОтвет: Т = 0,943 кН.

Литература

Н. А. Бражниченко и др. Сборник задач по теоретической механике. М.: 1967. – С.528


hello_html_m5c9bf664.png


hello_html_m3c8e21ad.png

Курс повышения квалификации
Курс профессиональной переподготовки
Учитель физики
Курс повышения квалификации
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс профессиональной переподготовки «Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Маркетинг: теория и методика обучения в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Методика написания учебной и научно-исследовательской работы в школе (доклад, реферат, эссе, статья) в процессе реализации метапредметных задач ФГОС ОО»
Курс профессиональной переподготовки «Организация и предоставление туристских услуг»
Курс профессиональной переподготовки «Организация логистической деятельности на транспорте»
Курс повышения квалификации «Введение в сетевые технологии»
Курс профессиональной переподготовки «Организация менеджмента в туризме»
Курс повышения квалификации «ЕГЭ по физике: методика решения задач»
Курс профессиональной переподготовки «Организация технической поддержки клиентов при установке и эксплуатации информационно-коммуникационных систем»
Курс профессиональной переподготовки «Управление информационной средой на основе инноваций»
Курс профессиональной переподготовки «Методика организации, руководства и координации музейной деятельности»
Курс профессиональной переподготовки «Организация и управление службой рекламы и PR»
Курс профессиональной переподготовки «Информационная поддержка бизнес-процессов в организации»
Курс профессиональной переподготовки «Стратегическое управление деятельностью по дистанционному информационно-справочному обслуживанию»

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.