. Однородный брусок длиной l= 25 см, скользящий по гладкой горизонтальной поверхности, попадает на шероховатый участок шириной 2
10-11 класс
|
l
На шероховатом участке на брусок будет действовать сила трения, против которой нужно совершить работу. Кинетическая энергия бруска должна быть не меньше этой работы, иначе брусок не преодолеет шероховатый участок.
Значит, m*V0^2/2=Aтр и V0=sqrt(2*Aтр/m)
Известно, что работа механической силы Aтр=Fтр*S.
А вот дальше начинаются проблемы. Где взять массу бруска m, чему равна сила трения Fтр и что за путь S нужно брать в формуле?
Рассмотрим процесс преодоления бруском длинной l шероховатого участка шириной 2l. Здесь можно выделить три участка, для которых рассчитаем Fтр и работу на этом участке
1. Брусок начинает наезжать на шероховатый участок, сила трения пока =0. Постепенно сила трения нарастает до момента, пока брусок полностью не въедет на шероховатую поверхность. Тогда сила трения Fтр= μ*m*g, а путь на этом участке равен длине бруска l. Работу можно вычислить, используя среднее значение силы трения
A1= Fтр.ср*S= Fтр/2* l = μ*m*g /2* l
2. На втором участке брусок целиком находится на шероховатом участке и проходит путь l.
A2= Fтр *S= μ*m*g* l
3. На третьем участке брусок начинает съезжать с шероховатого участка. Сила трения максимальна Fтр= μ*m*g и постепенно снижается до 0 в момент, когда брусок полностью съезжает на гладкую поверхность. Этот случай мы считали на первом участке, только сила изменялась наоборот.
A3= Fтр.ср*S= Fтр/2* l = μ*m*g /2* l
Вся работа против сил трения равна
A=A1+A2+A3=2* μ*m*g* l
Подставляем в формулу для определения скорости. А вот и масса сократилась!
V0=sqrt(2*Aтр/m)= sqrt(2*2* μ*m*g* l /m)= sqrt(4* μ*g* l)= sqrt(4* 0,1*10* 0,25)=1 м/с
Ответ: 1 м/с
Другие вопросы из категории
высоте h = 400 км, Rз = 6400 км, Мз = 6∙10^24 кг
В полном виде и с дано!
Читайте также
за 3 с скорость бруска изменилась от 1 до 2,5 м / с.
из ртути. При этом в трубке остается столбик ртути длиной h = 22 см. Найдите атмосферное давление р0 (в миллиметрах ртутного столба)
начальная скорость бруска относительно бруска относительно земли равна 0. какой должна быть минимальная длина тележки, чтобы брусок в дальнейшем не упал с нее? коэффициент трения между тележкой и бруском равен 0,2.
Решите плиз умоляю
грузу массой М1 = 1 кг (см. рисунок). Минимальная сила F, при которой нить обрывается, равна 12 Н. Известно, что нить может выдержать нагрузку не более 8 Н. Чему равна масса второго груза?