На гладкой наклонной плоскости длиной 2 м и высотой 1 м лежит груз массой 100 кг. С какой силой груз давит на наклонную плоскость? Какую силу необходимо приложить к грузу, чтобы удержать его на наклонной плоскости? Как изменится модуль этой силы, если поверхность шероховатая и коэффициент трения равен 0,1?
Дано:
l = 2 м;
h = 1 м;
m = 100 кг;
g ≈ 10 Н/кг;
μ = 0,1.
Найти:
P − ?
− ?
− ?
Решение:
Изобразим все силы, действующие на тело: сила тяжести , сила реакции опоры , сила трения , направленную противоположно скорости движения.
Запишем второй закон Ньютона в векторной форме (для случая, когда поверхность гладкая, = 0):
;
Выберем Ось X параллельно и ось Y перпендикулярно наклонной плоскости. Спроецируем уравнение на координатные оси:
ось X: ma = mgsinα;
ось Y: 0 = N − mgcosα;
Найдем угол наклона поверхности:
;
;
Найдем силу реакции опоры N и соответственно вес тела P:
N = P = mgcosα;
P = 100 * 10 * 0,87 = 870 Н.
Найдем силу, которую необходимо приложить к грузу, чтобы удержать его на наклонной плоскости:
Н.
Запишем второй закон Ньютона в векторной форме, если на тело действует сила трения:
;
ось X:;
Н.
Ответ: 870 Н; 500 Н; 413 Н.