Задачи › Сила трения: покой и проскальзывание

Доска въезжает на шероховатую поверхность

  1. Доска въезжает на шероховатую поверхность

    Физтех 2023/24, 10 кл.
    5/10

    Однородную доску длиной \(1\) \(\text{м}\) кладут на гладкую часть наклонной поверхности, угол наклона к горизонту которой равен \(20\) градусов. Доска начинает соскальзывать вниз с нулевой начальной скоростью. Сразу после начала движения доска попадает на шероховатую поверхность. Коэффициент трения скольжения доски по шероховатой поверхности \(0{,}3\). Найдите модуль скорости доски относительно наклонной поверхности, когда \(80\) процентов длины доски окажется на шероховатой поверхности. Ответ приведите в \(\text{см/с}\) и округлите до десятых. Доска движется поступательно. Ускорение свободного падения \(10\) \(\text{м/с}^2\).

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    На шероховатом участке сила трения пропорциональна длине части доски, которая там находится. Запишите второй закон Ньютона для малого сдвига доски и проинтегрируйте по пути.

    Ответ

    \(191{,}5\) \(\text{см/с}\).

    Решение

    Из второго закона Ньютона: \(V\,\Delta V = g\sin\alpha\,\Delta x - \dfrac{\mu g}{L}\,x\,\Delta x\cos\alpha\), где \(x\) — длина части доски на шероховатой поверхности, \(\mu\) — коэффициент трения. Суммируя, находим скорость доски \[V = \sqrt{g\gamma L\left(2\sin\alpha - \mu\gamma\cos\alpha\right)},\] где \(\gamma\) — отношение длины части доски, заехавшей на шероховатую поверхность, к её длине. При \(\gamma = 0{,}8\), \(L = 1\) \(\text{м}\), \(\alpha = 20^\circ\), \(\mu = 0{,}3\) получаем \(V \approx 1{,}92\) \(\text{м/с} \approx 191{,}5\) \(\text{см/с}\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи