Мальчик массой 50кг скатился на санках с горки — как решить задачу?
Задача по физике 10 класс.
Мальчик массой 50кг, скатившись на санках с горки, проехал по горизонтальной дороге до остановки путь 20м за 10с. Найти силу трения и коэффициент трения.
Ответы (2):
На горизонтальном участке на санки действуют три силы: сила тяжести, сила реакции и сила трения. Первые две силы взаимно компенсируются и поэтому учитываем действие только силы трения. Fтр = k*N, где к - коэффициент трения, N = Fт = m*g, поэтому Fтр = k*m*g. По второму закону Ньютона эта сила равна произведению массы на ускорение: k*m*g = m*a или k*g = a, отсюда k = a/g. Значит нужно найти ускорение санок а. Воспользуемся формулой для пути пройденного до остановки: s = (a*t^2)/2. Отсюда находим ускорение а. а = (2*s)/t^2. Вычисляем а = (2*20)/100=0,4 м/с2, и находим к. к = 0,4/10 = 0,04. Это реальное значение коэффициента трения стали о снег. Ответ: 0,04.
Съехав с горы, санки будут останавливаться, так как никакая сила больше не будет заставлять их двигаться. По оси У на санки действуют силы тяжести и реакции опоры. Они равны по модулю и противоположны по направлению, их векторная сумма равняется нулю. Запишем 2 закон Ома в векторной форме: μ*N=F*a. Направим ось X в сторону движения санок, тогда сила трения направлена против оси, она отрицательная, получаем, что m*a - μ*N = 0 => m*a=μ*m*g. Массы сокращаются, выразим: μ = a/g.
Найдем а из формулы пути S=V0t - at^2/2; V0 = at => S=at^2 - at^2/2 = at^2/2. Выразим: a = 2S/t^2 = 20*2/10^2 = 40 / 100 = 0.4 м/c^2. Находим μ = 0.4 / 10 = 0.04. Находим силу: 0.04*50*10=20H.
Ответ: F=20H, μ=0.04.