На наклонной плоскости длиной 5 м и высотой 3 м лежит груз массой 50 кг. Какую силу надо приложить вдоль плоскости, чтобы удержать этот груз, если сила трения составляет 80 Н.
Дано :
s = 5 м
h = 3 м
m = 50 кг
Fтр. = 80 Н
F - ?
Для начала рассмотрим случай когда мы прикладываем максимально возможную силу при которой груз остаётся на месте
Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось Ох
( см. рисунок )
Оx : 0 = Fmax - mgsinα - Fтр.
Тогда
Fmax = mgsinα + Fтр.
Но мы знаем что
sinα = h/s
Значит
Fmax = ( mgh )/s + Fтр.
Fmax = ( 50 * 10 * 3 )/5 + 80 = 380 Н
Теперь рассмотрим случай когда мы прикладываем минимально возможную силу при которой груз остаётся на месте
Тело в отсутствии силы Fmin будет "соскальзывать" с наклонной плоскости под действием силы mgsinα но препятствовать этому движению будет сила трения Fтр.
Найдём разницу сил
( sinα = h/s )
mgsinα - Fтр. = 50 * 10 * 3/5 - 80 = 220 Н
Как раз таки эта сила нам и необходима для поддержания тела в состоянии покоя ( при минимально возможной силе )
Как верно заметили в комментариях, вес тела в воде уменьшается на значение силы Архимеда. Её можно выразить как Fa = p(в)gV, то есть произведение плотности воды, коэфицциента g и объёма тела. Зная, что Fa = 5 - 3 = 2 Н, выразим объём: V = 2 / (1000 * 10) = 2 * 10^-4 м^3. Из значения силы тяжести определим массу шара: F = mg => m = F/g. m = 5 / 10 = 0,5 кг. В то же время, зная объём шара и плотность железа, можно предположить, сколько бы весил наш шар, будучи чисто железным: M = pV M = 7870 * 2 * 10^-4 = 1,574 кг. Значит объёмная доля железа в шаре будет равна отнощению масс: m/M, а воздуха (считаем его невесомым) - (M - m) / M. И объём воздушной полости тогда: ((M - m) / M) * V. Подставляем числа: ((1,574 - 0,5) / 1,574 ) * 2 * 10^-4 = (1,074 / 1,574)* 2 * 10^-4 = 1,37 * 10^-4 м^3 (округлённо). Спрашивайте, если что непонятно.
ВНИМАНИЕ Я НЕ УВЕРЕН
ответ: Fmax = 380 Н
Fmin = 220 Н
Объяснение:
На наклонной плоскости длиной 5 м и высотой 3 м лежит груз массой 50 кг. Какую силу надо приложить вдоль плоскости, чтобы удержать этот груз, если сила трения составляет 80 Н.
Дано :
s = 5 м
h = 3 м
m = 50 кг
Fтр. = 80 Н
F - ?
Для начала рассмотрим случай когда мы прикладываем максимально возможную силу при которой груз остаётся на месте
Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось Ох
( см. рисунок )
Оx : 0 = Fmax - mgsinα - Fтр.
Тогда
Fmax = mgsinα + Fтр.
Но мы знаем что
sinα = h/s
Значит
Fmax = ( mgh )/s + Fтр.
Fmax = ( 50 * 10 * 3 )/5 + 80 = 380 Н
Теперь рассмотрим случай когда мы прикладываем минимально возможную силу при которой груз остаётся на месте
Тело в отсутствии силы Fmin будет "соскальзывать" с наклонной плоскости под действием силы mgsinα но препятствовать этому движению будет сила трения Fтр.
Найдём разницу сил
( sinα = h/s )
mgsinα - Fтр. = 50 * 10 * 3/5 - 80 = 220 Н
Как раз таки эта сила нам и необходима для поддержания тела в состоянии покоя ( при минимально возможной силе )
Соответственно Fmin = 220 Н
Подробнее - на -