В средние века не было ясного представления о работе и измерении ее. Зато отношение между выигрышем в силе и потерей в скорости было известно. На него и указывали вдумчивые инженеры и исследователи. Знаменитый основатель механики Галилео Галилей также не мимо загадки выигрыша в силе. Еще в юности он написал небольшое сочинение о простых машинах. В нем он убедительно доказывал, что рычаг, подвижный блок и вообще машины, выигрывая в силе, теряют в скорости, то есть не дают выигрыша в работе. Но рядовые техники средневековья еще предавались бесплодным размышлениям о причине выигрыша в силе. Подобно древним, они были уверены, что, пользуясь машинами, им удается «обмануть природу» . Это заблуждение толкнуло изобретателей на ложный путь, когда перед ними возникла задача отыскать удобный и дешевый двигатель.
Во-первых, нужно уметь изображать силы, действующие на тело. Не умеешь этого - не решишь задачу.
1) У нас по условию дано "небольшое тело". Пусть это - какой-нибудь квадрат (можно и быть оригинальнее, но преподаватель едва ли оценит).
Разумеется, на него действует сила тяжести mg и сила нормальной реакции опоры N.
Так как он движется, то на него действует и сила трения Fтр, направленная противоположно силе тяги Fтяг.
Собственно, все. Рассмотрим первый случай.
Наш квадрат движется равномерно, следовательно, с постоянной скоростью (почитай про принцип относительности Галилея).
Работает первый закон Ньютона - равнодействующая всех сил, действующих на квадрат, равна нулю (не забываем, что сила - это вектор и его нужно проецировать, чтобы посчитать):
Fтяг + N + mg + Fтр = 0.
с N, mg и Fтр все хорошо, а вот Fтяг нужно проецировать, причем на обе оси.
Для ОХ: Fтяг(x) = Fтяг * cosα Для OY: Fтяг(y) = Fтяг * sinα
Теперь проецируем все силы на оси ОX и OY.
OY: Fтяг sinα + N - mg = 0 => N = mg - Fтяг sinα OX: Fтяг cosα - u N = 0,
Fтяг cosα = u (mg - Fтяг sinα) =>
u = Fтяг cosα / (mg - Fтяг sinα)
Знаем коэф-т трения. Круто. Теперь можем найти ускорение исходя из второго случая.
2) Все делаем аналогично. Единственное, что изменилось - работает второй закон Ньютона (равнодействующая всех сил равна ma).
