На наклонной плоскости длиной l = 10,0 м и высотой h = 3,0 м находится груз массой m = 100 кг. При этом коэффициент трения равен μ = 0,20. Какую силу необходимо приложить к грузу, чтобы он двигался по наклонной плоскости с постоянной скоростью?

Физика 9 класс Наклонная плоскость и силы трения наклонная плоскость сила трения физика 9 класс груз на наклонной плоскости постоянная скорость расчет силы коэффициент трения масса груза высота наклонной плоскости длина наклонной плоскости Новый

Чтобы определить силу, необходимую для движения груза по наклонной плоскости с постоянной скоростью, давайте рассмотрим все силы, действующие на груз.

Шаг 1: Определение угла наклона плоскости

Сначала найдем угол наклона плоскости. Мы можем использовать треугольник, образованный высотой и длиной наклонной плоскости. Угол наклона (α) можно найти с помощью тригонометрических функций:

• sin(α) = h / l

Подставим значения:

• sin(α) = 3,0 м / 10,0 м = 0,3

Теперь найдем угол α:

• α = arcsin(0,3) ≈ 17,5°

Шаг 2: Вычисление силы тяжести

Сила тяжести (Fg) действует на груз и равна:

• Fg = m * g

где g = 9,81 м/с² — ускорение свободного падения. Подставим значения:

• Fg = 100 кг * 9,81 м/с² = 981 Н

Шаг 3: Разложение силы тяжести на компоненты

Сила тяжести можно разложить на две компоненты: параллельную и перпендикулярную наклонной плоскости.

• Fg, параллельная = Fg * sin(α)
• Fg, перпендикулярная = Fg * cos(α)

Теперь вычислим:

• Fg, параллельная = 981 Н * sin(17,5°) ≈ 981 Н * 0,3 ≈ 294,3 Н
• Fg, перпендикулярная = 981 Н * cos(17,5°) ≈ 981 Н * 0,95 ≈ 932,95 Н

Шаг 4: Вычисление силы трения

Сила трения (Fтр) определяется по формуле:

• Fтр = μ * Fg, перпендикулярная

Подставим значения:

• Fтр = 0,20 * 932,95 Н ≈ 186,59 Н

Шаг 5: Определение силы, необходимой для поддержания постоянной скорости

Для того чтобы груз двигался с постоянной скоростью, необходимо, чтобы приложенная сила (Fпр) уравновешивала сумму силы тяжести, действующей параллельно плоскости, и силы трения:

• Fпр = Fg, параллельная + Fтр

Подставим найденные значения:

• Fпр = 294,3 Н + 186,59 Н ≈ 480,89 Н

Ответ: Необходимая сила, чтобы груз двигался по наклонной плоскости с постоянной скоростью, составляет примерно 480,89 Н.