Клин у вертикальной стенки
5/10Около 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?

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаКлин 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 \(\alpha = 45^\circ\).
РешениеНа 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 \(\alpha = 45^\circ\).
Похожие задачи
- Клин с телом на гладкой плоскости Ведомственная 2015/16, 11 кл.
- Клин и кирпич у стены СПбГУ 2014/15, 9 кл.
- Клин с блоком и двумя грузами на шероховатом столе Физтех 2016/17, 9 кл.
- Клин с блоком и грузами на столе: ускорение, натяжение, реакция Физтех 2016/17, 10 кл.
- Ускорения МОШ 2022/23, 9 кл.
- На шарнирах МОШ 2022/23, 10 кл.