Условие:
В системе, изображенной на рис. 17, массы брусков равны
m1=600 г и m2=1 кг. На брусок m2 действует сила F= 5 Н. Угол наклона
плоскости к горизонту равен α=30. Брусок 1 скатывается с горки, а брусок 2 уже находится на ровной поверхности. Коэффициенты трения брусков о
плоскость одинаковы и равны μ=0,1. Найти ускорение брусков и силу
натяжения нити, действующей между брусками.
Решение:
Для решения задачи, давайте сначала обозначим все известные данные и запишем уравнения движения для каждого бруска. Данные: - Масса бруска m1 = 600 г = 0,6 кг - Масса бруска m2 = 1 кг - Сила F = 5 Н - Угол накл...
1. Сила тяжести: \( F1 \cdot g = 0,6 \cdot 9,81 \approx 5,886 \, \text{Н} \) 2. Компоненты силы тяжести: - Параллельно плоскости: \( F{g1} \cdot \sin(\alpha) = 5,886 \cdot \sin(30°) = 5,886 \cdot 0,5 \approx 2,943 \, \text{Н} \) - Перпендикулярно плоскости: \( F{g1} \cdot \cos(\alpha) = 5,886 \cdot \cos(30°) \approx 5,886 \cdot 0,866 \approx 5,094 \, \text{Н} \) 3. Сила трения: \( F{g1\perp} = 0,1 \cdot 5,094 \approx 0,5094 \, \text{Н} \) 4. Результирующая сила на брусок m1: \[ F{g1\parallel} - F_{тр1} = 2,943 - 0,5094 \approx 2,4336 \, \text{Н} \] 1. Сила тяжести: \( F2 \cdot g = 1 \cdot 9,81 = 9,81 \, \text{Н} \) 2. Перпендикулярная сила: \( F{g2} = 9,81 \, \text{Н} \) 3. Сила трения: \( F{g2\perp} = 0,1 \cdot 9,81 \approx 0,981 \, \text{Н} \) \[ m{рез1} \implies 0,6 \cdot a = 2,4336 \implies a = \frac{2,4336}{0,6} \approx 4,056 \, \text{м/с}^2 \] Сила, действующая на m2, равна \( F - T - F_{тр2} \): \[ m{тр2} \implies 1 \cdot a = 5 - T - 0,981 \] \[ a = 5 - T - 0,981 \implies a = 4,019 - T \] Так как оба бруска связаны нитью, их ускорения равны: \[ 4,056 = 4,019 - T \] Решим уравнение: \[ T = 4,019 - 4,056 \implies T = -0,037 \, \text{Н} \] Теперь подставим значение T обратно в уравнение для m2: \[ a = 4,019 - (-0,037) \implies a = 4,019 + 0,037 \implies a = 4,056 \, \text{м/с}^2 \] Ускорение брусков \( a \approx 4,056 \, \text{м/с}^2 \) и сила натяжения нити \( T \approx 0,037 \, \text{Н} \).