Артём и Олег тянут к берегу лодку. Если бы её тянул только Артём, она двигалась бы к берегу с ускорением 0,5 $м/с^{2}$, а если бы тянул только Олег − с ускорением 0,3 $м/с^{2}$. С каким ускорением будет двигаться лодка, если её будут тянуть Артём и Олег вместе? Сопротивлением воды пренебречь.
Дано:
$a_{1} = 0,5 м/с^{2}$;
$a_{2} = 0,3 м/с^{2}$.
Найти:
$a_{3}$ − ?
СИ:
m = 2 000 кг;
F = 16 000 Н.
Решение:
По второму закону Ньютона:
$a = \frac{F}{m}$;
F = ma;
$F_{1} = ma_{1}$;
$F_{2} = ma_{2}$;
Так как Артём и Олег тянут лодку в одном направлении, то равнодействующая сил равна:
$F_{3} = F_{1} + F_{2}$;
$F_{3} = ma_{1} + ma_{2} = m * (a_{1} + a_{2})$;
$a_{3} = \frac{F_{3}}{m} = \frac{m * (a_{1} + a_{2})}{m} = a_{1} + a_{2}$;
$a_{3} = 0,5 + 0,3 = 0,8 м/с^{2}$.
Ответ: 0,8 $м/с^{2}$.
Для анализа и решения задачи необходимо рассмотреть основные законы механики, которые применимы в данной ситуации.
Согласно этому закону, ускорение тела прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально массе тела.
Сумма сил:
Если на тело действует несколько сил, то их результирующее действие можно описать через сумму векторов отдельных сил. В данном случае, силы, действующие на лодку, складываются, так как оба человека (Артём и Олег) тянут лодку в одном направлении. Для этого необходимо учитывать свойства векторной суммы сил.
Связь между ускорением и силой:
Из формулы второго закона Ньютона ($ F = ma $) следует, что сила, действующая на лодку, связана с её массой и ускорением. Если лодку тянет только Артём, то его сила $ F_А $ вызывает ускорение $ a_А = 0,5 \, \text{м/с}^2 $. Аналогично сила $ F_О $, с которой тянет Олег, вызывает ускорение $ a_О = 0,3 \, \text{м/с}^2 $.
Таким образом:
$$
F_А = m \cdot a_А, \quad F_О = m \cdot a_О,
$$
где $ m $ — масса лодки.
Подставив выражения для сил через ускорение и массу, получаем:
$$
F_\text{рез} = m \cdot a_А + m \cdot a_О.
$$
С другой стороны, результирующая сила $ F_\text{рез} $ вызывает общее ускорение $ a_\text{общ} $, которое можно выразить как:
$$
F_\text{рез} = m \cdot a_\text{общ}.
$$
Таким образом, для общего ускорения лодки можно записать:
$$
m \cdot a_\text{общ} = m \cdot a_А + m \cdot a_О.
$$
Учитывая, что масса лодки $ m $ ненулевая, можно сократить её в этом уравнении:
$$
a_\text{общ} = a_А + a_О.
$$
Итак, теоретически ускорение лодки при совместных усилиях Артёма и Олега в данной задаче можно найти путём сложения их индивидуальных ускорений.
Пожауйста, оцените решение