Опубликовано 5 лет назад по предмету Физика от Sethacis

Безграничная наклонная плоскость, составляет угол α=30 с горизонтом. На нем покоится монета. Коэффициент трения монеты о плоскость μ=√3/3. Монете сообщили начальную скорость v0, так, что вектор начальной скорости параллелен наклонной плоскости и наклонен под углом β=α=30 вниз к горизонтали. Спустя достаточно большое время, монета приобрела скорость v=3 см/с. Найдите величину скорости v0.

Ответ

Ответ дан kir3740

Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось, направленную вниз вдоль плоскости (Ось x), и на ось, которая сонаправлена скорости тела в любой момент времени. Пусть угол между скоростью тела и горизонталью в произвольный момент времени составляет β', тогда

$displaystyle mfrac{Delta v_x}{Delta t} = mgsinalpha - mu m gcosalphasinbeta'\\mfrac{Delta v}{Delta t} = mgsinalphasinbeta' - mu m gcosalpha$

Учтите, что здесь угол бета-штрих - это функция от времени, но никак не постоянная величина. В начальный момент бета-штрих равен 30 градусов. Здесь уже сразу используется выражение для силы трения скольжения на наклонной плоскости (мю эм же косинус альфа) и корректно учтены проекции. Условие задачи и параметры подобраны так, что μ равен тангенсу угла наклона плоскости, и это надо использовать, иначе решать задачу будет в разы сложнее. Итак, имеем

$displaystyle mfrac{Delta v_x}{Delta t} = mgsinalpha(1-sinbeta')\\ mfrac{Delta v}{Delta t} = mgsinalpha(sinbeta' - 1) = -displaystyle mfrac{Delta v_x}{Delta t}\\Delta v = -Delta v_x$

Итак, мы получили важное соотношение для приращения проекции скорости и полной скорости. Теперь подумаем. В начале полная скорость была равна v0 (ее надо найти), а в конце станет v. Проекция на ось x в начальный момент равна v0 sinβ, а в конце будет тоже v, так как очевидно, что после прошествия большого промежутка времени скорость поперек плоскости гасится трением и остается только скорость вдоль плоскости. Поэтому, суммируя все приращения скорости мы получим

$displaystyle Delta v = -Delta v_x\ (v-v_0) = -(v-v_0sinbeta)\ v_0 = frac{2v}{1+sinbeta} = frac{4v}{3} = 4 (m/s)$

Самые новые вопросы

Математика - 5 лет назад

Решите уравнения: а) 15 4 ∕19 + x + 3 17∕19 = 21 2∕19; б) 6,7x - 5,21 = 9,54

Помогите решить задачи на паскаль.1) дан массив случайных чисел (количество элементов вводите с клавиатуры). найти произведение всех элементов массива.2) дан массив случайных чисел (количество элементов вводите с клавиатуры). найти сумму четных элементов массива.3) дан массив случайных чисел (количество элементов вводите с клавиатуры). найти максимальный элемент массива.4) дан массив случайных чисел (количество элементов вводите с клавиатуры). найти максимальный элемент массива среди элементов, кратных 3.

География - 5 лет назад

Почему япония - лидер по выплавке стали?

Математика - 5 лет назад

Чему равно: 1*(умножить)х? 0*х?

Русский язык - 5 лет назад

В каком из предложений пропущена одна (только одна!) запятая?1.она снова умолкла, точно некий внутренний голос приказал ей замолчать и посмотрела в зал. 2.и он понял: вот что неожиданно пришло к нему, и теперь останется с ним, и уже никогда его не покинет. 3.и оба мы немножко удовлетворим свое любопытство.4.впрочем, он и сам только еле передвигал ноги, а тело его совсем застыло и было холодное, как камень. 5.по небу потянулись облака, и луна померкла.

Информация