Небольшой брусок массой 200 г соскальзывает с верха наклонной плоскости длиной 1 м с углом наклона 30°. Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен 0,4. а) Чему равна работа силы тяжести при соскальзывании бруска вдоль всей наклонной плоскости? б) Чему равна работа силы трения при соскальзывании бруска вдоль всей наклонной плоскости? в) Чему равна скорость бруска в конце соскальзывания?
от

1 Ответ

Дано:
Масса бруска, m = 200 г = 0.2 кг
Длина наклонной плоскости, l = 1 м
Угол наклона плоскости, α = 30°
Коэффициент трения, μ = 0.4
Ускорение свободного падения, g = 9.8 м/с^2

а) Найдем работу силы тяжести при соскальзывании бруска:
1. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии: A = ΔU
2. ΔU = m * g * h, где h - высота изменения положения бруска.
3. Поскольку брусок соскальзывает вдоль всей наклонной плоскости, h = l*sin(α).
4. ΔU = 0.2 * 9.8 * 1 * sin(30°) ≈ 0.98 Дж

б) Найдем работу силы трения при соскальзывании бруска:
1. Работа силы трения равна произведению силы трения на перемещение: A = F * l
2. Сила трения F = μ * N, где N - нормальная реакция.
3. N = m * g * cos(α)
4. F = 0.4 * 0.2 * 9.8 * cos(30°)
5. A = 0.4 * 0.2 * 9.8 * cos(30°) * 1 ≈ 0.68 Дж

в) Найдем скорость бруска в конце соскальзывания:
1. Потери энергии на трение приводят к уменьшению кинетической энергии бруска.
2. Потенциальная энергия в начале = кинетическая энергия в конце + работа сил трения: m * g * h = (m * v^2) / 2 + A_трения.
3. Подставляем значения: 0.2 * 9.8 * 1 = (0.2 * v^2) / 2 + 0.68
4. 1.96 = 0.1 * v^2 + 0.68
5. 1.28 = 0.1 * v^2
6. v^2 = 12.8
7. v ≈ √12.8 ≈ 3.58 м/с

Ответ:
а) Работа силы тяжести при соскальзывании бруска: около 0.98 Дж
б) Работа силы трения при соскальзывании бруска: около 0.68 Дж
в) Скорость бруска в конце соскальзывания: примерно 3.58 м/с
от