Присоединиться

Физика·Динамика·9–10 класс

Ящик соскальзывает по наклонной плоскости 37° с коэффициентом трения 0,5 — найдите ускорение и скорость в конце спуска

Условие

Ящик массой 20 кг соскальзывает без начальной скорости по прямой эстакаде, наклонённой к горизонту под углом 37°. Длина участка спуска 9 м, коэффициент трения ящика о поверхность эстакады 0,5. Найдите ускорение ящика и его скорость в конце спуска. Принять sin 37° = 0,6, cos 37° = 0,8, g = 10 м/с².

Ответ

a = 2 м/с²; v = 6 м/с

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Выбираем оси и раскладываем силу тяжести

    Удобно направить ось xx вдоль наклонной плоскости вниз (туда, куда едет ящик), а ось yy — перпендикулярно поверхности. На ящик действуют сила тяжести mgmg, нормальная реакция NN и сила трения скольжения, направленная вверх вдоль плоскости. Сила тяжести раскладывается так: вдоль плоскости mgsinαmg\sin\alpha, перпендикулярно ей mgcosαmg\cos\alpha.

  2. Шаг 2. Уравнения по осям

    Ящик не отрывается от эстакады, поэтому по оси yy: N=mgcosαN = mg\cos\alpha, а значит Fтр=μN=μmgcosαF_{\text{тр}} = \mu N = \mu m g\cos\alpha. По оси xx: ma=mgsinαμmgcosαma = mg\sin\alpha - \mu m g\cos\alpha. Типичная ошибка на этом шаге — взять N=mgN = mg.

Осталось ещё 2 шага — откроются после входа:

  • Шаг 3. Считаем ускорение
  • Шаг 4. Скорость в конце спуска
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Берут N=mgN = mg вместо N=mgcosαN = mg\cos\alpha: тогда сила трения получается 100 Н вместо 80 Н, и ускорение выходит 1 м/с².

  • Меняют местами синус и косинус: вдоль плоскости «тянет» составляющая с синусом, прижимает к поверхности — с косинусом.

  • Пытаются использовать массу 20 кг: в формуле a=g(sinαμcosα)a = g(\sin\alpha - \mu\cos\alpha) она сокращается и на ответ не влияет.

  • Считают скорость как v=atv = at с длиной спуска вместо времени, подставляя 99 с.

Другие задачи по теме «Динамика»