Грузы массами m1 = 1,5 кг и m2 = 0,5 кг связаны нитью, перекинутой через неподвижный блок (рис. 48). Угол наклона плоскости к горизонту а = 30°, коэффициент трения между грузом и плоскостью 0,2. Найдите силу натяжения нити.
от

1 Ответ

Дано:
m1 = 1,5 кг (масса груза на наклонной плоскости)  
m2 = 0,5 кг (масса груза, висящего на нити)  
α = 30° (угол наклона плоскости)  
μ = 0,2 (коэффициент трения)  
g = 9,81 м/с² (ускорение свободного падения)  

Найти:
T (сила натяжения нити)

Решение:

1. Рассчитаем силы, действующие на груз m1 и m2.

Для груза m1 (на наклонной плоскости):
- Сила тяжести: Fg1 = m1 * g = 1,5 * 9,81 = 14,715 Н
- Компоненты силы тяжести:
  - Перпендикулярная к плоскости: Fg1⊥ = Fg1 * cos(α) = 14,715 * cos(30°) ≈ 14,715 * 0,866 = 12,74 Н
  - Параллельная плоскости: Fg1∥ = Fg1 * sin(α) = 14,715 * sin(30°) ≈ 14,715 * 0,5 = 7,3575 Н

- Сила трения: Fтр = μ * Fg1⊥ = 0,2 * 12,74 ≈ 2,548 Н

Суммарная сила, действующая на m1 (вдоль плоскости):
F1 = Fg1∥ - Fтр = 7,3575 - 2,548 = 4,8095 Н

Для груза m2 (висящий груз):
- Сила тяжести: Fg2 = m2 * g = 0,5 * 9,81 = 4,905 Н

2. Применим второй закон Ньютона для каждой массы.

Для груза m1:
m1 * a = T - F1  
T = F1 + m1 * a

Для груза m2:
m2 * a = Fg2 - T  
Fg2 - T = m2 * a  
T = Fg2 - m2 * a

3. Установим равенство для T из двух уравнений:
F1 + m1 * a = Fg2 - m2 * a

4. Подставим известные значения:
4,8095 + 1,5 * a = 4,905 - 0,5 * a

5. Решим уравнение относительно a:
4,8095 + 1,5a + 0,5a = 4,905  
4,8095 + 2a = 4,905  
2a = 4,905 - 4,8095  
2a = 0,0955  
a = 0,04775 м/с²

6. Найдем силу натяжения T, подставив найденное значение a в одно из уравнений:
T = 4,8095 + 1,5 * 0,04775  
T ≈ 4,8095 + 0,071625  
T ≈ 4,881125 Н

Ответ:
Сила натяжения нити T ≈ 4,88 Н.
от