Задачи › Сила трения: покой и проскальзывание

Коробка на ленте транспортёра

  1. Коробка на ленте транспортёра

    Физтех 2022/23, 10 кл.
    5/10

    Лента транспортёра, предназначенного для подъёма грузов, образует с горизонтальной плоскостью угол \(\alpha\) такой, что \(\sin\alpha = 0{,}8\) (см. рис.).

    Рисунок

    В первом опыте небольшую коробку ставят на покоящуюся ленту транспортёра и сообщают коробке начальную скорость \(V_0 = 4\) м/с. Коэффициент трения скольжения коробки по ленте \(\mu = \frac{1}{3}\). Движение коробки прямолинейное.

    1. За какое время \(T\) после старта коробка пройдёт в первом опыте путь \(S = 1\) м?

    Во втором опыте коробку ставят на ленту транспортёра, движущуюся со скоростью \(U = 2\) м/с, и сообщают коробке скорость \(V_0 = 4\) м/с.

    1. На каком расстоянии \(L\) от точки старта скорость коробки во втором опыте будет равна \(U = 2\) м/с?

    2. На какой высоте \(H\), отсчитанной от точки старта, скорость коробки во втором опыте станет равной нулю? Ускорение свободного падения \(g =10\) м/с\(^2\). Все кинематические величины измерены в лабораторной системе отсчёта.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    До момента, когда скорость коробки сравняется со скоростью ленты, трение направлено вниз по наклону; после — меняет знак. Учтите это в двух участках движения.

    Ответ

    1) \(T \approx 0{,}66\) с;  2) \(L = 0{,}6\) м;  3) \(H \approx 0{,}75\) м.

    Решение

    В первом опыте до остановки коробки ускорение \(a_1 = g(\sin\alpha + \mu\cos\alpha)\). Коробка через время \[t_1 = \frac{V_0}{g(\sin\alpha + \mu\cos\alpha)} = 0{,}4~\text{с}\] останавливается на расстоянии \[L_1 = \frac{V_0^2}{2g(\sin\alpha + \mu\cos\alpha)} = 0{,}8~\text{м}.\] Далее коробка движется вниз с ускорением \(a_2 = g(\sin\alpha - \mu\cos\alpha)\) и за время \[t_2 = \sqrt{\frac{2(S-L_1)}{g(\sin\alpha - \mu\cos\alpha)}} = \frac{\sqrt{15}}{15}\approx 0{,}26~\text{с}\] проходит путь \(S - L_1 = 0{,}2\) м.

    1) \(T = t_1 + t_2 = \dfrac{V_0}{g(\sin\alpha + \mu\cos\alpha)} + \sqrt{\dfrac{2(S-L_1)}{g(\sin\alpha - \mu\cos\alpha)}} \approx 0{,}66\) с.

    Во втором опыте до момента остановки коробки относительно ленты \(a_1 = g(\sin\alpha + \mu\cos\alpha)\), и

    2) \(L = \dfrac{V_0^2 - U^2}{2g(\sin\alpha + \mu\cos\alpha)} = 0{,}6\) м.

    После этого сила трения сонаправлена с вектором скорости транспортёра, тогда \(a_2 = g(\sin\alpha - \mu\cos\alpha)\), и

    3) \(H = \left(L + \dfrac{U^2}{2g(\sin\alpha - \mu\cos\alpha)}\right)\sin\alpha = \dfrac{56}{75} \approx 0{,}75\) м.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи