Потърси помощ за своята домашна
Програма Добавете учебите си часове за седмицата.
Тяло с маса m=2kg започва да се хлъзга без начална скорост и без триене по наклонена равнина от висо
1
Иван Маринов Попитан на 22 януари 2024 г. в 18:25
Въпрос
Тяло с маса m=2kg започва да се хлъзга без начална скорост и без триене по наклонена равнина от височина h=1, 2m след което продължава да се движи по хоризонтален участък. Там на тялото действа сила на триене f и то спира след като изминава път s=4m. Коко нютона е силата на триене?
- Физика
Отговор
Първо, нека изчислим работата, която силата на гравитацията извършва по време на падането на тялото по наклонената равнина. Тази работа е равна на промяната в кинетичната енергия на тялото. След това ще използваме принципа на запазване на енергията за да намерим скоростта v на тялото на дъното на равнината.
1. Работата W, извършена от гравитационната сила е равна на разликата между кинетичната енергия на тялото в края и в началото на движението:
W = ΔK = Kf - Ki
Защото тялото започва от покой, началната му кинетична енергия Ki е равна на нула. Затова работата W е равна на крайната кинетична енергия Kf.
2. Кинетичната енергия е дадена от формулата K = 1/2 * m * v^2, където m е масата на тялото и v е скоростта му. От формулата за работата W получаваме, че Kf = W = m * g * h, където g е ускорението на тялото вследствие на силата на гравитацията и h е височината на наклонената равнина.
3. След като намерим скоростта v на тялото на дъното на равнината, можем да я използваме, за да намерим работата W', извършена от силата на триене f в хоризонталния участък. Тази работа е равна на промяната в кинетичната енергия на тялото, тоест W' = ΔK' = Ki' - Kf' = Kf - 0 = W.
4. Тъй като работата W' е равна на произведението на силата на триене f и преминатия път s, то от формулата W' = f * s получаваме, че f = W' / s.
Ако заместим m с 2 kg, h с 1.2 m, g с 9.8 m/s^2 (ускорението на свободното падане на Земята) и s с 4 m, получаваме следните стойности:
W = 2 kg * 9.8 m/s^2 * 1.2 m = 23.52 J (джаули)
f = 23.52 J / 4 m = 5.88 N (нютони)
Затова силата на триене е приблизително 5.88 нютони.