Задачи › Динамика со связями: клинья, стержни

Клин у вертикальной стенки

  1. Клин у вертикальной стенки

    Росатом 2024/25, 11 кл.
    5/10

    Около вертикальной стенки на гладком горизонтальном полу находится клин с углом наклона \(\alpha\). На наклонную грань клина кладут тело массой \(m\) (рисунок). Найти силу, с которой клин действует на вертикальную стенку. При каком угле \(\alpha\) эта сила максимальна?

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Клин покоится, значит, сумма горизонтальных сил на него равна нулю. Сила со стороны стенки уравновешивает горизонтальную составляющую силы, с которой тело давит на клин.

    Ответ

    \(F = \dfrac{mg}{2}\sin2\alpha\); максимальна при \(\alpha = 45^\circ\).

    Решение

    На клин действуют сила тяжести \(Mg\) (\(M\) — масса клина), сила реакции \(N\) со стороны тела, сила реакции \(N_1\) со стороны стенки и сила реакции \(N_2\) со стороны пола. Все силы реакции перпендикулярны поверхностям, так как все они гладкие. Сила, действующая со стороны клина на стенку, по величине равна \(N_1\).

    Клин покоится, поэтому в проекции на горизонтальное направление \[N_1 = N\sin\alpha.\] Тело находится в равновесии в направлении, перпендикулярном наклонной грани клина: \[N = mg\cos\alpha.\] Отсюда сила, действующая со стороны клина на стенку, \[N_1 = mg\sin\alpha\cos\alpha = \frac{mg}{2}\sin2\alpha.\] Эта сила максимальна при \(\alpha = 45^\circ\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи