Открытый банк ФИПИ · условие и решение задания
| КЭС: | 1.4 Законы сохранения в механике |
| Тип ответа: | Развернутый ответ |
Ответ: μ≈0,146≈0,15
Систему отсчёта связываем с Землёй и считаем инерциальной. Размерами тел при описании их поступательного движения пренебрегаем.
Шайбу считаем материальной точкой. На наклонной плоскости ось Os направим от A к B вверх, On — по нормали наружу. Действуют тяжесть mg, нормальная реакция N и трение Fтр=μN вниз по плоскости. После толчка приложенная сила уже не действует.
Второй закон Ньютона на плоскости:
Os: −mg sinα−Fтр=mas;
On: N−mg cosα=0.
Следовательно, N=mg cosα и Fтр=μmg cosα. На пути L работа трения отрицательна. Баланс энергии от A до B:
mv₀²2=mgL sinα+μmgL cosα+mvB²2.
В B путь плавно переходит на внешнюю поверхность трубы. Выбираем радиальную ось Or к центру трубы. Реакция NB направлена наружу, а проекция тяжести внутрь равна mg cosα:
Or: mg cosα−NB=mvB²R.
При пороговой скорости v₀ реакция на начале дуги равна нулю: NB=0. Тогда vB²=gR cosα. Более высокая скорость потребовала бы отрицательной реакции, поэтому шайба сразу отрывается.
Исключаем vB² из баланса энергии:
v₀²=2gL sinα+2μgL cosα+gR cosα,
μ=v₀²−2gL sinα−gR cosα2gL cosα.
Подстановка данных:
μ=(4 м·с⁻¹)²−2·10 м·с⁻²·1 м·sin30°−10 м·с⁻²·0,4 м·cos30°2·10 м·с⁻²·1 м·cos30°≈0,146.
Проверка: vB²≈3,464 м²·с⁻²=gR cos30°. На единицу массы начальная энергия 8 Дж·кг⁻¹ расходуется на подъём 5 Дж·кг⁻¹, трение около 1,268 Дж·кг⁻¹ и остаточную кинетическую энергию около 1,732 Дж·кг⁻¹.
Ответ: μ≈0,146≈0,15.
Напишите пожелание к сайту или решению либо сообщите о найденной неточности в задании 5BCC1F.
Сообщение увидит только команда сайта: на странице оно не публикуется.
Комментарии к решению
Комментарии видны всем посетителям сайта.
Комментариев пока нет. Будьте первым.
Чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.