Санки и сила под углом
5/10К санкам, свободно стоящим на горизонтальной шероховатой поверхности, сначала прикладывают горизонтальную силу, а затем — такую же по величине силу, но направленную под углом \(\alpha\) к горизонту. При этом оказалось, что ускорение санок в двух этих случаях является одинаковым. Определить коэффициент трения между санками и снегом.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаВо втором случае часть силы \(F\) уменьшает силу нормальной реакции, а значит, и силу трения. Запишите второй закон Ньютона для обоих случаев и приравняйте ускорения.
Ответ\(\mu = \mathrm{tg}\dfrac{\alpha}{2}\).
РешениеПусть \(m\) — масса санок, \(\mu\) — коэффициент трения. В первом случае \[a_1 = \frac{F}{m} - \mu g.\] Во втором случае нормальная реакция равна \(mg - F\sin\alpha\), и \[a_2 = \frac{F\cos\alpha - \mu\,(mg - F\sin\alpha)}{m} = \frac{F\,(\cos\alpha + \mu\sin\alpha)}{m} - \mu g.\] Из равенства \(a_1 = a_2\) получаем \(\cos\alpha + \mu\sin\alpha = 1\), откуда \[\mu = \frac{1 - \cos\alpha}{\sin\alpha} = \mathrm{tg}\frac{\alpha}{2}.\]
Похожие задачи
- Коробка на санках СПбГУ 2010/11, 10 кл.
- Брусок под углом МОШ 2011/12, 10 кл.
- Прокатный стан ИОШ 2013/14, 9-11 кл.
- Туда-сюда ВсОШ 2013/14, 9 кл.
- Два бруска, сцепленные пружиной СПбГУ 2014/15, 10 кл.
- Два бруска, сцепленные пружиной СПбГУ 2014/15, 11 кл.