Каково время t движения тела вверх до полной остановки на наклонной плоскости с углом наклона 30 градусов, если

Каково время t движения тела вверх до полной остановки на наклонной плоскости с углом наклона 30 градусов, если начальная скорость V составляет 13,2 м/с и коэффициент трения между телом и плоскостью равен 0,2?
Vladimir

Vladimir

Для решения этой задачи мы можем использовать законы движения и законы Ньютона.

Вначале, давайте найдем ускорение тела на наклонной плоскости.
Угол наклона плоскости равен 30 градусам, и мы знаем, что ускорение свободного падения равно g ≈ 9,8 м/с^2. Тогда, составляющая ускорения вдоль плоскости равна a = g * sin(θ), где θ - угол наклона плоскости.

Таким образом, a = 9,8 * sin(30°) ≈ 4,9 м/с^2.

Затем мы можем использовать уравнение движения для поступательного движения тела:
V^2 = V0^2 + 2 * a * s,
где V - скорость тела в конечный момент времени, V0 - начальная скорость тела, a - ускорение тела, s - путь, пройденный телом.

В данной задаче ищется время полного останова. Когда тело останавливается, его конечная скорость становится равной 0. Поэтому, V = 0 и уравнение примет вид:

0 = V0^2 + 2 * a * s.

Для нахождения времени t, нужно знать путь s, который тело пройдет до остановки. Этот путь можно найти через время t с помощью следующего уравнения движения:
s = V0 * t + (1/2) * a * t^2.

Подставим это выражение для s в первое уравнение:
0 = V0^2 + 2 * a * (V0 * t + (1/2) * a * t^2).

Сократив и приводя подобные слагаемые, получим:
(V0^2) + (2 * a * V0 * t) + (a^2 * t^2 / 2) = 0.

Решим это квадратное уравнение относительно времени t, используя квадратное уравнение вида at^2 + bt + c = 0.
В данной задаче: a = a^2 / 2, b = 2 * a * V0, c = V0^2.

Тогда получим:
(a^2 / 2) * t^2 + (2 * a * V0) * t + (V0^2) = 0.

Теперь, найдем дискриминант D этого квадратного уравнения:
D = b^2 - 4 * a * c = (2 * a * V0)^2 - 4 * (a^2 / 2) * (V0^2) = 4 * a^2 * V0^2 - 2 * a^2 * V0^2 = 2 * a^2 * V0^2.

Таким образом, D = 2 * (4,9 м/с^2)^2 * (13,2 м/с)^2 ≈ 639,64 м^2/с^2.

Так как дискриминант D больше нуля, у нас есть два корня этого квадратного уравнения:
t1,2 = (-b ± √D) / (2 * a).

Подставим все значения и вычислим корни:
t1 = (-2 * a * V0 - √D) / (2 * a) = (-2 * 4,9 м/с^2 * 13,2 м/с - √639,64 м^2/с^2) / (2 * 4,9 м/с^2),
t2 = (-2 * a * V0 + √D) / (2 * a) = (-2 * 4,9 м/с^2 * 13,2 м/с + √639,64 м^2/с^2) / (2 * 4,9 м/с^2).

После всех вычислений, получим:
t1 ≈ -2,620 м/с = -0,532 сек,
t2 ≈ 0,445 сек.

Так как время не может быть отрицательным, t = t2 ≈ 0,445 сек.

Итак, время движения тела вверх на наклонной плоскости до полной остановки составляет приблизительно 0,445 секунды.
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello