F=0,2ньютонов минимально
Дано:
α = 30°
m = 1 кг
μ = 0,8
g = 10 Н/кг
F - ?
См. рисунок. Возможных вариантов - два: когда силу прикладывают, чтобы двинуть брусок вверх, и когда - вниз.
Для того, чтобы брусок вообще сдвинулся (неважно куда - вверх или вниз), нужно чтобы сила трения покоя, действующая на брусок, имела максимальное значение. Как известно, максимальная сила трения покоя равна:
Fтр.п._max = μN
Когда брусок сдвинут, на него будет действовать сила трения скольжения. Её тоже вычисляют по этой формуле:
Fтр.ск. = μN
На самом деле максимальная сила трения покоя чуть больше, чем сила трения скольжения. Но приближённо две эти силы можно считать равными.
Чтобы вычислить минимальную силу F, нужно рассмотреть все силы, которые действуют на брусок. Распишем по Второму закону Ньютона проекции этих сил:
ВНИЗ.
OY: N + F*sinα - mg*cosα = 0
N = mg*cosα - F*sinα
OX: F*cosα + mg*sinα - Fтр.п._max = 0
F*cosα + mg*sinα - μN = 0
F*cosα + mg*sinα = μN
F*cosα + mg*sinα = μ*(mg*cosα - F*sinα)
F*cosα + mg*sinα = μ*mg*cosα - μ*F*sinα
F*cosα + μ*F*sinα = μ*mg*cosα - mg*sinα
F*(cosα + μ*sinα) = mg*(μ*cosα - sinα)
F = mg*(μ*cosα - sinα) / (cosα + μ*sinα) = 1*10*(0,8*cos30° - sin30°) / (cos30° + 0,8*sin30°) = 10*(0,8*√3/2 - 0,5) / (√3/2 + 0,8*0,5) = 1,52... = 1,5 Н
ВВЕРХ.
OY: N - F*sinα - mg*cosα = 0
N = mg*cosα + F*sinα
OX: mg*sinα + Fтр.п._max - F*cosα = 0
mg*sinα + μN - F*cosα = 0
mg*sinα + μN = F*cosα
F*cosα = mg*sinα + μ*(mg*cosα + F*sinα)
F*cosα = mg*sinα + μ*mg*cosα + μ*F*sinα
F*cosα - μ*F*sinα = mg*sinα + μ*mg*cosα
F*(cosα - μ*sinα) = mg*(sinα + μ*cosα)
F = mg*(sinα + μ*cosα) / (cosα - μ*sinα) = 1*10*(sin30° + 0,8*cos30°) / (cos30° - 0,8*sin30°) = 10*(0,5 + 0,8*√3/2) / (√3/2 - 0,8*0,5) = 25,5956... = 25,6 Н
ответ: 1,5 Н и 25,6 Н.
Давно:
β' = 10°
α - ?
Угол между нормалью к поверхности (линией, опущенной перпендикулярно к поверхности) и самой поверхностью равен 90°. Обозначим угол между нормалью и стороной угла β' как β, тогда:
β + β' = 90°, значит угол β равен:
β = 90° - β' (1)
По закону отражения имеем:
угол падения и угол отражения лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведённым к поверхности; угол падения равен углу отражения:
∠α = ∠β
Тогда если угол падения равен углу отражения, то выражение (1) для угла β будет справедливым и для α:
α = β = 90° - β' = 90° - 10° = 80°
ответ: 80°.
Не даёт. Потому что точкой опоры неподвижного блока является его центр. А так как блок - это окружность, то плечи сил, приложенных к неподвижному блоку, равны (точки приложения сил равноудалены от центра блока). Ну а из равенства плеч вытекает равенство моментов сил и, соответственно, самих сил:
d = d' => M = M', то есть Fd = F'd' => F = F'
Силы могут быть неравны, если блок поворачивается с ускорением. Но это совсем другая ситуация, которая к выигрышу в силе не имеет отношения.
Неподвижный блок позволяет лишь менять направление силы.
ответ F = 0,2 ньтонов минимально