Для удержания тела на наклонной плоскости нужна сила 11 Н, а для равномерного подъема - 17 Н. Определите массу тела, если угол наклона плоскости составляет 30°.
от

1 Ответ

Дано:  
- Сила, необходимая для удержания тела (Fуд) = 11 Н  
- Сила, необходимая для равномерного подъема (Fпод) = 17 Н  
- Угол наклона плоскости (α) = 30°  
- Ускорение свободного падения (g) = 9,81 м/с²  

Найти:  
- Массу тела (m).  

Решение:  
1. Рассмотрим силы, действующие на тело. На наклонной плоскости есть вес тела (Fg) и компоненты силы тяжести вдоль и перпендикулярно плоскости.

Вес тела:
Fg = m * g.

2. Компонента веса, параллельная наклонной плоскости:
Fg,п = Fg * sin(α) = m * g * sin(30°).

Для угла 30°:
sin(30°) = 0,5.
Таким образом:
Fg,п = m * g * 0,5 = m * 9,81 * 0,5 = 4,905m.

3. Компонента веса, перпендикулярная наклонной плоскости:
Fg,н = Fg * cos(α) = m * g * cos(30°).

Для угла 30°:
cos(30°) = √3 / 2 ≈ 0,866.
Таким образом:
Fg,н = m * g * 0,866 = m * 9,81 * 0,866 ≈ 8,51m.

4. Теперь найдем силу нормального давления (N), которая равна компоненте веса, перпендикулярной плоскости:
N = Fg,н = 8,51m.

5. Для удержания тела на наклонной плоскости необходимо, чтобы сила трения (Fтр) компенсировала силу, параллельную плоскости:
Fтр = Fуд = μ * N.

Сила трения:
Fтр = μ * (Fg,н) = μ * (8,51m).

6. Из условия задачи:
Fуд = 11 Н, поэтому:
11 = μ * 8,51m.

7. Теперь рассмотрим подъем тела. При равномерном подъеме на тело действует сила, равная сумме силы тяжести и силы, необходимой для преодоления этой силы:
Fпод = Fg,п + Fтр.

Из условия задачи мы имеем:
17 = 4,905m + μ * 8,51m.

8. Мы имеем систему из двух уравнений:

1) 11 = μ * 8,51m
2) 17 = 4,905m + μ * 8,51m

9. Решим первое уравнение относительно μ:
μ = 11 / (8,51m).

10. Подставим значение μ во второе уравнение:

17 = 4,905m + (11 / (8,51m)) * 8,51m,
17 = 4,905m + 11,
17 - 11 = 4,905m,
6 = 4,905m.

11. Найдем массу тела:

m = 6 / 4,905 ≈ 1,22 кг.

Ответ:  
Масса тела составляет примерно 1,22 кг.
от