Задачи › Наклонная плоскость

Тело на наклонной плоскости и сила 3mg

  1. Тело на наклонной плоскости и сила 3mg

    Росатом 2022/23, 11 кл.
    6/10

    На шероховатую наклонную плоскость, составляющую угол \(\alpha = 45^\circ\) с горизонтом, аккуратно кладут шероховатое тело массой \(m\), и оно начинает двигаться с некоторым ускорением. Если к телу приложить силу \(\vec F\) величиной \(3mg\), направленную горизонтально (см. рисунок), оно будет двигаться с таким же ускорением, но направленным вверх вдоль плоскости. Найти коэффициент трения между телом и плоскостью.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сравните ускорения в двух случаях по второму закону Ньютона вдоль плоскости.

    Ответ

    \(\mu = \dfrac{1}{3}\).

    Решение

    Первый случай: \(N = mg\cos\alpha\), \(ma = mg\sin\alpha - \mu mg\cos\alpha\), откуда \[a = g\left(\sin\alpha - \mu\cos\alpha\right) = \frac{g(1-\mu)}{\sqrt{2}}.\] Второй случай: \(N = mg\cos\alpha + F\sin\alpha = \dfrac{4mg}{\sqrt{2}}\), сила трения направлена вниз вдоль плоскости, и \(ma = F\cos\alpha - mg\sin\alpha - \mu N\), откуда \[a = \frac{2g(1-2\mu)}{\sqrt{2}}.\] Ускорения равны: \(\dfrac{g(1-\mu)}{\sqrt{2}} = \dfrac{2g(1-2\mu)}{\sqrt{2}}\), откуда \(\mu = \dfrac{1}{3}\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи