В кабине лифта установлена гладкая наклонная плоскость. Если лифт неподвижен, то тело, предоставленное самому себе, спускается с вершины наклонной плоскости за время 1,7 с. За какое время это тело спустится с наклонной плоскости, если лифт будет подниматься вверх с ускорением 5 м/с2?
от

1 Ответ

Дано:  
- Ускорение свободного падения g = 9.81 м/с²  
- Время спуска в неподвижном лифте t1 = 1.7 с  
- Ускорение лифта a_лифта = 5 м/с²  

Найти:  
- Время спуска t2, когда лифт поднимается с ускорением 5 м/с².

Решение:

1. Рассмотрим движение тела на наклонной плоскости в неподвижном лифте. Пусть угол наклона плоскости α. Тогда ускорение тела a (в неподвижном лифте) можно выразить через ускорение свободного падения:

a = g * sin(α)

2. Для нахождения расстояния h, которое тело проходит за время t1, используем формулу:

h = (1/2) * a * t1²

Подставляем значение ускорения:

h = (1/2) * (g * sin(α)) * (t1)²  
h = (1/2) * (9.81 * sin(α)) * (1.7)²

3. Теперь рассмотрим случай, когда лифт поднимается с ускорением 5 м/с². В этом случае эффективное ускорение тела будет равно:

a_eff = g * sin(α) - a_лифта

4. Используя это эффективное ускорение, можем выразить время t2:

h = (1/2) * a_eff * t2²  
h = (1/2) * (g * sin(α) - a_лифта) * t2²

5. Поскольку высота h остается постоянной, приравняем два уравнения для h:

(1/2) * (g * sin(α)) * (t1)² = (1/2) * (g * sin(α) - a_лифта) * (t2)²

6. Упростим уравнение:

(g * sin(α)) * (t1)² = (g * sin(α) - a_лифта) * (t2)²

7. Из этого уравнения выразим t2:

t2² = (g * sin(α) / (g * sin(α) - a_лифта)) * (t1)²

8. Теперь подставим значения. Для нахождения t2 нам нужно знать g и a_лифта:

t2² = (9.81 * sin(α) / (9.81 * sin(α) - 5)) * (1.7)²

9. Так как sin(α) мы не знаем, но можем выразить t2 через отношение ускорений:

t2 = t1 * sqrt(g * sin(α) / (g * sin(α) - 5))

10. В момент, когда лифт неподвижен, мы знаем, что тело прошло расстояние h за t1 = 1.7 с. Таким образом, мы можем найти соотношение:

Принимая, что sin(α) является константой для наклонной плоскости, можем подставить значения и посчитать:

t2 = 1.7 * sqrt((9.81)/(9.81 - 5))

11. Рассчитаем:

t2 ≈ 1.7 * sqrt(9.81 / 4.81)  
t2 ≈ 1.7 * sqrt(2.04)  
t2 ≈ 1.7 * 1.43  
t2 ≈ 2.43 с

Ответ:  
Время спуска тела с наклонной плоскости, когда лифт поднимается с ускорением 5 м/с², составит примерно 2.43 с.
от