Вопрос:

Пожалуйста, решите задачу по физике, представленную на изображении. Необходимо найти массу бруска m, учитывая заданные условия и законы физики.

Ответ:

Для решения задачи необходимо применить второй закон Ньютона к бруску и доске, учитывая силы трения, натяжения нити и внешнюю силу F.

Обозначения:

  • (m) - масса бруска
  • (M) - масса доски
  • (a) - ускорение системы
  • (F) - внешняя сила
  • (T) - сила натяжения нити
  • (F_{тр1}) - сила трения между бруском и доской
  • (F_{тр2}) - сила трения между доской и поверхностью
  • (\mu_1) - коэффициент трения между бруском и доской
  • (\mu_2) - коэффициент трения между доской и поверхностью
  • (N_1) - сила нормальной реакции опоры, действующая на доску со стороны поверхности
  • (N_2) - сила нормальной реакции опоры, действующая на брусок со стороны доски
  • (g) - ускорение свободного падения

Запишем уравнения движения для бруска (в проекции на ось x):

$$ F_{тр1} - T = -ma $$

Сила трения (F_{тр1}) между бруском и доской равна:

$$ F_{тр1} = \mu_1 N_2 = \mu_1 mg $$

Уравнение принимает вид:

$$ \mu_1 mg - T = -ma $$

Запишем уравнения движения для доски (в проекции на ось x):

$$ F - F_{тр1} - T - F_{тр2} = Ma $$

Сила трения (F_{тр2}) между доской и поверхностью равна:

$$ F_{тр2} = \mu_2 N_1 = \mu_2 (Mg + N_2) = \mu_2 (Mg + mg) $$

Уравнение для доски принимает вид:

$$ F - \mu_1 mg - T - \mu_2 (Mg + mg) = Ma $$

Выразим силу натяжения нити (T) из уравнения для бруска:

$$ T = \mu_1 mg + ma $$

Подставим выражение для (T) в уравнение для доски:

$$ F - \mu_1 mg - (\mu_1 mg + ma) - \mu_2 (Mg + mg) = Ma $$

Упростим уравнение:

$$ F - 2\mu_1 mg - ma - \mu_2 Mg - \mu_2 mg = Ma $$ $$ F - \mu_2 Mg = Ma + ma + 2\mu_1 mg + \mu_2 mg $$ $$ F - \mu_2 Mg = Ma + m(a + 2\mu_1 g + \mu_2 g) $$

Выразим массу бруска (m):

$$ m = \frac{F - \mu_2 Mg - Ma}{a + 2\mu_1 g + \mu_2 g} $$

Подставим численные значения: (F = 6) Н, (M = 0.8) кг, (a = 1) м/с², (\mu_1 = 0.5), (\mu_2 = 0.3), (g = 9.8) м/с²:

$$ m = \frac{6 - 0.3 \cdot 0.8 \cdot 9.8 - 0.8 \cdot 1}{1 + 2 \cdot 0.5 \cdot 9.8 + 0.3 \cdot 9.8} $$ $$ m = \frac{6 - 2.352 - 0.8}{1 + 9.8 + 2.94} $$ $$ m = \frac{2.848}{13.74} $$ $$ m \approx 0.207 \text{ кг} $$

Ответ: Масса бруска (m \approx 0.207) кг.

Смотреть решения всех заданий с листа
Подать жалобу Правообладателю

Похожие