Задачи › Сила трения: покой и проскальзывание

Ящик в грузовике

  1. Ящик в грузовике

    Эстонская 2008/09, заключительный этап, 9-11 кл. · №25924

    Ящик массой \(m=15\) кг прикреплён верёвкой к задней стенке грузовика. Найти минимальное возможное значение натяжения верёвки при торможении, если ехавший со скоростью \(v_0=45\) км/ч грузовик останавливается за время \(t=5\) с. Коэффициент трения между дном ящика и полом грузовика \(\mu=0{,}2\), угол между верёвкой и задней стенкой грузовика \(\alpha=45^\circ\). Считать, что торможение было равномерным и ящик всё время оставался на месте. (8 б.)

    Рисунок
    ▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
    Подсказка

    Натяжение минимально, когда сила трения максимальна, то есть равна \(\mu N\); запишите второй закон Ньютона в проекциях на горизонталь и вертикаль.

    ▶ОтветСкрыть: ответ
    Ответ

    \(T=m\dfrac{a-\mu g}{\sin\alpha-\mu\cos\alpha}\approx 14\) Н.

    ▶РешениеСкрыть: решение
    Решение

    Ускорение \(a=v_0/t=2{,}5\) м/с\(^2\). По второму закону Ньютона \[\vec N+\vec T+\vec F_h+m\vec g=m\vec a .\] Натяжение верёвки минимально, когда сила трения \(F_h\) достигает максимального значения \(\mu N\). Проекция на ось \(x\): \[T\sin\alpha+\mu N=ma;\] на ось \(y\): \[N+T\cos\alpha-mg=0.\] Решая систему, находим \[T=m\frac{a-\mu g}{\sin\alpha-\mu\cos\alpha}\approx 14\text{ Н}.\]

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

Похожие задачи