Какова скорость бруска массой 5 кг, который начинает двигаться по горизонтальной поверхности из состояния покоя под действием силы тяжести 40 Н, направленной под углом 45 градусов, через 10 секунд, если коэффициент трения скольжения равен 0,5?

Физика 11 класс Динамика скорость бруска масса 5 кг сила тяжести 40 Н угол 45 градусов трение 0,5 движение по горизонтали физика 11 класс Новый

Для решения задачи нам нужно рассмотреть несколько шагов, в которых мы определим, как сила тяжести и сила трения влияют на движение бруска.

Шаг 1: Определение нормальной силы

Сначала найдем нормальную силу, действующую на брусок. Сила тяжести Fg равна 40 Н и направлена под углом 45 градусов. Мы можем разложить эту силу на две составляющие: горизонтальную и вертикальную.

• Сила тяжести по вертикали: Fg_vertical = Fg * sin(45°) = 40 * 0.7071 ≈ 28.28 Н
• Сила тяжести по горизонтали: Fg_horizontal = Fg * cos(45°) = 40 * 0.7071 ≈ 28.28 Н

Однако, для нормальной силы нам нужно учитывать только вертикальную составляющую. Нормальная сила N равна весу бруска минус вертикальная составляющая силы тяжести:

• N = mg - Fg_vertical
• где m = 5 кг, g = 9.81 м/с²
• Таким образом, вес бруска: mg = 5 * 9.81 ≈ 49.05 Н
• N = 49.05 Н - 28.28 Н ≈ 20.77 Н

Шаг 2: Определение силы трения

Теперь мы можем найти силу трения F_t, которая действует на брусок:

• Сила трения F_t = μ * N, где μ = 0.5.
• F_t = 0.5 * 20.77 Н ≈ 10.39 Н.

Шаг 3: Определение результирующей силы

Результирующая сила F_res, действующая на брусок, будет равна разности горизонтальной составляющей силы тяжести и силы трения:

• F_res = Fg_horizontal - F_t = 28.28 Н - 10.39 Н ≈ 17.89 Н.

Шаг 4: Определение ускорения

Теперь мы можем найти ускорение a бруска, используя второй закон Ньютона:

• F_res = m * a.
• Таким образом, a = F_res / m = 17.89 Н / 5 кг ≈ 3.578 м/с².

Шаг 5: Определение скорости через 10 секунд

Брусок начинает движение из состояния покоя, поэтому начальная скорость u = 0. Чтобы найти конечную скорость v через 10 секунд, используем формулу:

• v = u + a * t.
• v = 0 + 3.578 м/с² * 10 с ≈ 35.78 м/с.

Ответ: Скорость бруска через 10 секунд составит примерно 35.78 м/с.