Тело массой 1 т поднимают по настилу с углом наклона 30° силой 7 кН. Коэффициент трения равен 0,1. Определите ускорение движения тела.
Дано:
m = 1 т;
α = 30°;
F = 7 кН;
g ≈ 10 Н/кг;
μ = 0,1.
Найти:
a − ?
СИ:
m = 1000 кг;
F = 7 000 Н.
Решение:
Изобразим все силы, действующие на тело: сила тяжести $\overset{→}{mg}$, сила реакции опоры $\overset{→}{N}$, сила трения $\overset{→}{F_{тр}}$, сила тяги $\overset{→}{F}$.
Запишем второй закон Ньютона в векторной форме:
$\overset{→}{mа} = \overset{→}{mg} + \overset{→}{N} + \overset{→}{F_{тр}} + \overset{→}{F}$;
Выберем Ось X параллельно и ось Y перпендикулярно наклонной плоскости. Спроецируем уравнение на координатные оси:
ось X: $ma = F - F_{тр} + mgsinα $;
ось Y: 0 = N − mgcosα;
Найдем силу реакции опоры N;
N = mgcosα;
Найдем ускорение тела:
$ma = F - F_{тр} + mgsinα = F - μN + mgsinα= F- μ * mgcosα + mgsinα = F - mg * (μcosα + sinα)$;
$a = \frac{F - mg * (μcosα + sinα)}{m}$;
$a = \frac{7000 - 1000 * 10 (0,1 * cos30 + sin30)}{1000} = 1,1м/с^{2}$.
Ответ: 1,1 $м/с^{2}$.
Для решения задачи необходимо применить законы динамики, которые включают второй закон Ньютона и анализ сил, действующих на тело. Рассмотрим теоретическую часть поэтапно:
Силы, действующие на тело на наклонной плоскости
Тело движется по наклонной плоскости под действием нескольких сил:
Разложение силы тяжести на компоненты
Сила тяжести $ F_{\text{тяж}} = mg $ имеет две составляющие:
Сила нормальной реакции
Сила нормальной реакции $ N $ равна компоненте силы тяжести, которая действует перпендикулярно плоскости:
$$
N = F_{\text{тяж, \ перпен}} = mg \cos \alpha
$$
Сила трения
Сила трения рассчитывается по формуле:
$$
F_{\text{тр}} = \mu N
$$
Подставляя $ N = mg \cos \alpha $, получаем:
$$
F_{\text{тр}} = \mu mg \cos \alpha
$$
Эта сила препятствует движению тела вдоль поверхности плоскости.
Уравнение второго закона Ньютона
Второй закон Ньютона в проекции на наклонную плоскость:
$$
F_{\text{движ}} - F_{\text{тяж, \ паралл}} - F_{\text{тр}} = ma
$$
Здесь:
Подстановка значений и решение
Чтобы найти ускорение $ a $, необходимо подставить все известные значения в уравнение второго закона Ньютона и выразить $ a $:
$$
a = \frac{F_{\text{движ}} - F_{\text{тяж, \ паралл}} - F_{\text{тр}}}{m}
$$
На этом этапе необходимо подставить числовые значения массы тела, силы $ F_{\text{движ}} $, коэффициента трения $ \mu $, угла наклона $ \alpha $, и ускорения свободного падения $ g $ для получения результата. Но согласно вашему запросу, решение задачи не проводится.
Пожауйста, оцените решение