Естественные науки
Помогите решить задачу!физика
Брусок массой m прижат к вертикальной стене силой F(вектор), направленной под углом альфа к вертикали. Коэффициент трения между бруском и стеной равен "мю". При какой величине силы F(вектор) брусок будет двигаться по стене вертикально вверх с постоянной скоростью? P.S.: если можно, объясните решение.
На самом деле, проекция силы F на вертикаль должна быть равна СУММЕ силы трения и силы тяжести.
Сила, действующая по направлению вверх, равна
F_up = F * cos a
Сила давления на стенку равна
F_pressure = F * sin a
Соответственно, сила трения скольжения равна
F_friction = мю * F_pressure = мю * F * sin a
При скольжении тела вверх эта сила направлена вниз, как и сила тяжести, так что общая сила, направленная вниз, при скольжении вверх равна:
F_down = mg + F_friction = mg + мю * F * sin a
Чтобы движение вверх было возможно, должно выполняться условие
F_up >= F_down
Если F_up > F_down, то брусок будет двигаться вверх с ускорением. Движение с постоянной скоростью возможно только при условии
F_up = F_down
то есть
F * cos a = mg + мю * F * sin a
Отсюда можно выразить F:
F = mg / (cos a - мю * sin a)
Теперь этот результат еще надо проанализировать. Глядя на знаменатель, мы приходим к выводу, что подобрать подходящую силу можно только при условии
cos a > мю * sin a,
то есть если угол а не слишком большой. Качественно, это понятно: если угол а велик, то сила F не столько толкает тело вверх, сколько прижимает к стенке, увеличивая силу трения.
Сила, действующая по направлению вверх, равна
F_up = F * cos a
Сила давления на стенку равна
F_pressure = F * sin a
Соответственно, сила трения скольжения равна
F_friction = мю * F_pressure = мю * F * sin a
При скольжении тела вверх эта сила направлена вниз, как и сила тяжести, так что общая сила, направленная вниз, при скольжении вверх равна:
F_down = mg + F_friction = mg + мю * F * sin a
Чтобы движение вверх было возможно, должно выполняться условие
F_up >= F_down
Если F_up > F_down, то брусок будет двигаться вверх с ускорением. Движение с постоянной скоростью возможно только при условии
F_up = F_down
то есть
F * cos a = mg + мю * F * sin a
Отсюда можно выразить F:
F = mg / (cos a - мю * sin a)
Теперь этот результат еще надо проанализировать. Глядя на знаменатель, мы приходим к выводу, что подобрать подходящую силу можно только при условии
cos a > мю * sin a,
то есть если угол а не слишком большой. Качественно, это понятно: если угол а велик, то сила F не столько толкает тело вверх, сколько прижимает к стенке, увеличивая силу трения.
Проекция силы на вертикаль должна быть больше силы трения. Доступно? если нет, в личку пиши, разжуем поподробнее
Похожие вопросы
- Помогите решить задачу по Физике пожалуйста
- Помогите решить задачу по физике, пожалуйста! законы сохранения. упругое взаимодействие
- помогите решить задачу по физике! срочно!
- Помогите решить задачу по физике!
- Помогите с задачей физика "Законы постоянного тока"
- Помогите решить задачу
- Помогите!!! Решите задачу по физике!!!Срочно необходимо. Условия внутри
- помогите решить задачу по физике
- помогите решить задачу по физике
- Помогите решить задачу по физике :)