Решение задач на силу трения

Шайба на льду

Какова начальная скорость шайбы, пущенной по поверхности льда, если она остановилась через 40 с? Коэффициент трения шайбы о лед μ = 0,05.

Решение

1. Читаем задачу, отмечаем особенности.

Какова НАЧАЛЬНАЯ скорость шайбы (т.е. сразу после удара клюшкой по шайбе), пущенной по поверхности льда, если она ОСТАНОВИЛАСЬ (конечная скорость шайбы = 0)  через 40 с? Коэффициент трения шайбы о лед μ = 0,05.
    Отметим, что  "работают" две темы : динамика и кинематика. О том что работает кинематика нам говорит наличие в условии задачи таких параметров, как начальная, конечная скорости шайбы, а так же наличие времени.     

Соответственно, решение будет состоять из двух этапов – на первом смотрим на ситуацию с точки зрения ДИНАМИКИ, на втором с точки зрения КИНЕМАТИКИ.

2. Делаем рисунок. показываем ВСЕ силы, действующие на тело.

Смотрите по ссылке ОШИБКУ №1, и ОШИБКУ №2 , которые делают почти все!

Так как тело движется – значит "работает" трение СКОЛЬЖЕНИЯ и направлено оно против скорости т.е. влево.

3. Записываем Второй закон Ньютона в векторной форме и проецируем его на оси.

сократили минус и учли что у нас трение скольжения

откуда

или

ускорение нашли.

 

4. Переходим ко второму этапу – КИНЕМАТИКЕ .

 

Проанализируем какие параметры работают : скорость начальная и конечная, ускорение и время. Лучше всего "цепляет" эту информацию уравнение скорости

подставляя наши значения получим

и окончательно

 

5. Ответ: 20 м/с

Добавочная сила

К вертикальной стене горизонтальной силой 20 Н прижимается брусок массой 2 кг Найти проекцию вертикально направленной силы, под действием которой брусок будет скользить вниз с ускорением 1 м/с2 при коэффициенте трения, μ = 0,1.  Ось Y направлена вертикально вверх .

Решение

1. Читаем ВНИМАТЕЛЬНО условие задачи.
К ВЕРТИКАЛЬНОЙ стене, горизонтальной силой 20 Н прижимается брусок массой 2 кг. Найти ПРОЕКЦИЮ (т.е. с учетом знака) ВЕРТИКАЛЬНО (вверх или вниз ??) направленной силы, под действием которой, брусок будет СКОЛЬЗИТЬ (значит трение скольжения) вниз с ускорением 1 м/с2 коэффициенте трения, μ = 0,1.  ОСЬ Y НАПРАВЛЕНА вертикально вверх (обычно направление осей мы выбираем сами, но здесь не так).

2. Делаем рисунок. и показываем все силы действующие на тело.

Обратите внимание!

Мы не знаем как направлена вертикальная добавочная сила (показана фиолетовым), она может быть направлена как вверх , так и вниз, поэтому выберем направление наугад, в расчете на то, что если мы ошиблись значение силы получится отрицательным.  Это, кстати не единственный вариант действий, можно поступить следующем образом – вычислить  каким будет ускорение груза, если ни какой добавочной силы нет вовсе. Значение этого ускорения "скажет" нам как надо направить добавочную силу, что бы получить ускорение, требуемое по условию.   

6. Записываем Второй закон Ньютона в векторной форме. и проецируем КАЖДЫЙ вектор сначала на ось OX, затем на ось OY (помним про ускорение, его тоже проецируем).

 

  

Итак, видим что дополнительная сила получилась отрицательной – значит не угадали и она должна быть направлена вверх.

Что касается второго способа определения направления, если рассмотреть систему без  добавочной силы, то окажется, что в этом случае тело скользит вниз с ускорением 9 м/с^2 , а нам нужно что бы оно было только 1 м/с^2, понятно что, что бы получить такое ускорение, дополнительную силу нужно направлять вверх.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Спасибо :))
--------{---(@