С вершины наклонной плоскости высотой 5 м с углом наклона к горизонту 45° начинает соскальзывать тело. Определите скорость тела в конце спуска, если коэффициент трения тела о плоскость 0,19.
от

1 Ответ

Дано:  
- Высота наклонной плоскости (h) = 5 м  
- Угол наклона к горизонту (α) = 45°  
- Коэффициент трения (μ) = 0,19  
- Ускорение свободного падения (g) = 9,81 м/с²  

Найти:  
- Скорость тела в конце спуска (v).  

Решение:  
1. Найдем длину наклонной плоскости (s). Используем тригонометрию:

s = h / sin(α).

Для угла 45°:

sin(45°) = √2 / 2 ≈ 0,707.

Таким образом:

s = 5 / 0,707 ≈ 7,07 м.

2. Рассчитаем силу тяжести, действующую на тело:

Fg = m * g.

3. Разложим силу тяжести на компоненты. Компонента силы, направленная вниз по наклонной плоскости (Fg,п):

Fg,п = Fg * sin(α) = mg * sin(45°) = mg * 0,707.

4. Нормальная сила (N):

N = Fg * cos(α) = mg * cos(45°) = mg * 0,707.

5. Сила трения (Fтр):

Fтр = μN = μ(mg * 0,707) = 0,19 * mg * 0,707 ≈ 0,13493mg.

6. Теперь найдем результирующую силу (Fрез), действующую на тело:

Fрез = Fg,п - Fтр = mg * 0,707 - 0,13493mg = mg * (0,707 - 0,13493) ≈ mg * 0,57207.

7. Применим второй закон Ньютона. Ускорение (a) тела можно найти по формуле:

Fрез = m * a, отсюда a = Fрез / m = g * (0,57207).

8. Подставим значение g:

a = 9,81 * 0,57207 ≈ 5,62 м/с².

9. Используем уравнение движения для определения конечной скорости v. Для этого применим уравнение:

v² = u² + 2as,

где начальная скорость (u) = 0 (бросок с вершины).

10. Подставим значения в уравнение:

v² = 0 + 2 * 5,62 * 7,07 ≈ 79,72.

11. Найдем конечную скорость:

v ≈ √79,72 ≈ 8,93 м/с.

Ответ:  
Скорость тела в конце спуска составляет примерно 8,93 м/с.
от