Задачи › Сила трения: покой и проскальзывание

Санки и сила под углом

  1. Санки и сила под углом

    Росатом 2024/25, 10 кл.
    5/10

    К 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.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Во 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

    \(\mu = \mathrm{tg}\dfrac{\alpha}{2}\).

    Решение

    Пусть \(m\) — 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 \[\mu = \frac{1 - \cos\alpha}{\sin\alpha} = \mathrm{tg}\frac{\alpha}{2}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи