Question

Санки съезжают с горы высотой 5 м и углом наклона 30° и движутся дальше по горизонтальному участку. коэффициент трения на всем пути санок одинаков и равен 0,1. какое расстояние пройдут санки по горизонтальному участку до полной остановки?

Answer 1

40 м

Объяснение:

Дано:

H = 5 м

α = 30°

μ = 0,1

S₂ - ?

1)

Ускорение при движении на наклонной плоскости:

a = g·(sinα - μ·cosα)

a = 10·(sin 30° - 0,1·cos 30°) ≈ 10·(0,5-0,1·0,866) ≈ 4 м/с²

2)

Скорость в конце наклонной плоскости:

Из формулы:

S₁ = (V² - V₀²) / (2·a)

V² = 2·a·S₁

Здесь S₁=2·H=2·5 = 10 м, так как угол наклона 30⁰. Начальная скорость V₀=0.

Имеем:

V² = 2·4·10 = 80 (м/с)²

3)

Кинетическая энергия санок будет потрачена на работу против сил трения:

m·V²/2 = Fтр·S₂

m·V²/2 = μ·m·g·S₂

V² = 2·μ·g·S₂

S₂ = V²/(2·μ·g) = 80 / (2·0,1·10) = 40 м

Answer 2

ответ: 41 м

Объяснение:

Дано:

h = 5 м

α = 30°

μ = 0,1

s - ?

Согласно ЗСЭ при движении санок по наклонной плоскости

mgh = ( mv² )/2 + Aтр.1

Где Aтр.1 - работа сил трения на наклонной плоскости

v - скорость тела у "подножия" наклонной плоскости

Поэтому

Атр.1 = Fтр.1L

Где L - длина наклонной плоскости

Атр.1 = μN1L

Т.к. N1 = mgcosα ( Докажите самостоятельно )

Тогда

Атр.1 = μmgcosαL

Возвращаюсь к начальному уравнению

Получим что

mgh = ( mv² )/2 + μmgcosαL (1)

Теперь перейдем к движению тела на горизонтальной плоскости

Согласно ЗСЭ

( mv² )/2 = Aтр.

( mv² )/2 = Fтр.s

Где Fтр. - сила трения на горизонтальном участке движения

Соответственно Fтр. = μmg ( Докажите самостоятельно )

Тогда

( mv² )/2 = μmgs

Подставим данное выражение в уравнение (1)

mgh = μmgs + μmgcosαL

Упростим

h = μ( s + cosαL )

sinα = h/L

Отсюда

L = h/sinα

Тогда

h = μ( s + ( hcosα )/sinα )

h = μ( s + hctgα )

s + hctgα = h/μ

s = h/μ - hctgα

s = h( 1/μ - ctgα )

s = 5( 1/0,1 - 1,73 ) ≈ 41 м