Каков коэффициент трения скольжения при движении тела под углом 30° к горизонту вверх, приложившейся сила имеет модуль 30 H и масса тела равна 7,7 кг, а его ускорение составляет 3,0 м/с2?
Плюшка
Чтобы найти коэффициент трения скольжения, нам нужно рассмотреть уравнение движения для данной ситуации и найти связь между силой трения, силой, приложенной к телу, и его массой и ускорением.
Уравнение движения для тела, движущегося под углом 30° к горизонту, может быть записано следующим образом:
\[F_{\text{внешняя}} - F_{\text{трения}} - F_{\text{сила}} = m \cdot a\]
Где:
\(F_{\text{внешняя}}\) - внешняя сила, действующая на тело
\(F_{\text{трения}}\) - сила трения
\(F_{\text{сила}}\) - приложенная сила
\(m\) - масса тела
\(a\) - ускорение тела
В данной задаче, внешней силой является составляющая силы тяжести, направленная вдоль плоскости наклона:
\(F_{\text{внешняя}} = m \cdot g \cdot \sin(\theta)\)
Где:
\(g\) - ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²)
\(\theta\) - угол наклона плоскости (в данном случае 30°)
Теперь мы можем переписать уравнение движения:
\[m \cdot g \cdot \sin(\theta) - F_{\text{трения}} - F_{\text{сила}} = m \cdot a\]
Мы можем найти значение силы трения умножением коэффициента трения на нормальную силу тела:
\[F_{\text{трения}} = \mu \cdot F_{\text{нормальная}}\]
Где:
\(\mu\) - коэффициент трения скольжения
\(F_{\text{нормальная}}\) - нормальная сила, равная \(m \cdot g \cdot \cos(\theta)\)
Подставляя это в уравнение движения, получаем:
\[m \cdot g \cdot \sin(\theta) - \mu \cdot m \cdot g \cdot \cos(\theta) - F_{\text{сила}} = m \cdot a\]
Теперь мы можем найти значение коэффициента трения скольжения. Раскроем скобки:
\[m \cdot g \cdot \sin(\theta) - \mu \cdot m \cdot g \cdot \cos(\theta) - F_{\text{сила}} = m \cdot a\]
\[m \cdot g \cdot \sin(\theta) - \mu \cdot m \cdot g \cdot \cos(\theta) = m \cdot a + F_{\text{сила}}\]
Теперь выразим коэффициент трения:
\[- \mu \cdot m \cdot g \cdot \cos(\theta) = m \cdot a + F_{\text{сила}} - m \cdot g \cdot \sin(\theta)\]
\[\mu = \frac{m \cdot a + F_{\text{сила}} - m \cdot g \cdot \sin(\theta)}{m \cdot g \cdot \cos(\theta)}\]
Теперь давайте подставим известные значения в данную формулу и найдем конечный результат.
Уравнение движения для тела, движущегося под углом 30° к горизонту, может быть записано следующим образом:
\[F_{\text{внешняя}} - F_{\text{трения}} - F_{\text{сила}} = m \cdot a\]
Где:
\(F_{\text{внешняя}}\) - внешняя сила, действующая на тело
\(F_{\text{трения}}\) - сила трения
\(F_{\text{сила}}\) - приложенная сила
\(m\) - масса тела
\(a\) - ускорение тела
В данной задаче, внешней силой является составляющая силы тяжести, направленная вдоль плоскости наклона:
\(F_{\text{внешняя}} = m \cdot g \cdot \sin(\theta)\)
Где:
\(g\) - ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²)
\(\theta\) - угол наклона плоскости (в данном случае 30°)
Теперь мы можем переписать уравнение движения:
\[m \cdot g \cdot \sin(\theta) - F_{\text{трения}} - F_{\text{сила}} = m \cdot a\]
Мы можем найти значение силы трения умножением коэффициента трения на нормальную силу тела:
\[F_{\text{трения}} = \mu \cdot F_{\text{нормальная}}\]
Где:
\(\mu\) - коэффициент трения скольжения
\(F_{\text{нормальная}}\) - нормальная сила, равная \(m \cdot g \cdot \cos(\theta)\)
Подставляя это в уравнение движения, получаем:
\[m \cdot g \cdot \sin(\theta) - \mu \cdot m \cdot g \cdot \cos(\theta) - F_{\text{сила}} = m \cdot a\]
Теперь мы можем найти значение коэффициента трения скольжения. Раскроем скобки:
\[m \cdot g \cdot \sin(\theta) - \mu \cdot m \cdot g \cdot \cos(\theta) - F_{\text{сила}} = m \cdot a\]
\[m \cdot g \cdot \sin(\theta) - \mu \cdot m \cdot g \cdot \cos(\theta) = m \cdot a + F_{\text{сила}}\]
Теперь выразим коэффициент трения:
\[- \mu \cdot m \cdot g \cdot \cos(\theta) = m \cdot a + F_{\text{сила}} - m \cdot g \cdot \sin(\theta)\]
\[\mu = \frac{m \cdot a + F_{\text{сила}} - m \cdot g \cdot \sin(\theta)}{m \cdot g \cdot \cos(\theta)}\]
Теперь давайте подставим известные значения в данную формулу и найдем конечный результат.
Знаешь ответ?