Тело у упругой стенки на наклонной плоскости
3/10На наклонной плоскости с углом наклона \(\alpha\) находится маленькое тело. На расстоянии \(l\) от тела находится упругая стенка. Коэффициент трения между телом и плоскостью \(k\) (\(k = \tfrac{1}{2}\operatorname{tg}\alpha\)). Тело отпускают. Оно скользит по плоскости вниз, отражается от стенки, поднимется, снова движется в направлении стенки, снова отражается и т.д. Какой путь пройдёт тело к моменту его полной остановки? Столкновения тела со стенкой упругие.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаРабота силы тяжести при всех подъёмах и спусках определяется только высотой, на которую тело опустилось в итоге. Примените теорему об изменении кинетической энергии.
Ответ\(S = 2l\).
РешениеПоскольку \(k < \operatorname{tg}\alpha\), тело будет скользить по плоскости и окончательно остановится только около стенки. При этом, несмотря на подъёмы и спуски по плоскости, работа силы тяжести будет равна убыли потенциальной энергии тела, т.е. \(A_m = mgl\sin\alpha\). Из теоремы об изменении кинетической энергии заключаем, что эта работа равна минус работе силы трения, которая определяется пройденным телом путём: \(A_{тр} = -F_{тр}S = -kmg\cos\alpha\,S\). Отсюда заключаем, что пройденный телом путь есть \[S = \frac{1}{k}\,l\,\operatorname{tg}\alpha = 2l.\]
Похожие задачи
- Мешок с керамзитом на горизонтальном участке «Гранит науки» 2020/21, 9–11 кл.
- Два склона с трением МОШ 2010/11, 11 кл.
- Склон и горизонтальный участок МОШ 2010/11, 11 кл.
- Сани на ледяной дорожке Ведомственная 2011/12, 9 кл.
- Тело на шероховатой поверхности МОШ 2012/13, 11 кл.
- Минимальная работа на наклонной плоскости Курчатов 2016/17, 10 кл.