Какую минимальную горизонтальную силу надо приложить к бруску массой 2,6 кг, находящемуся на наклонной плоскости, чтобы удержать его от соскальзывания вниз? Длина наклонной плоскости 50 см, высота 30 см, коэффициент трения 0,4.
Для решения этой задачи сначала найдем силу трения, действующую на брусок.
Сила трения можно найти по формуле: ( F{\text{тр}} = \mu \cdot F{\text{н}} ), где ( \mu ) - коэффициент трения, ( F_{\text{н}} ) - нормальная сила.
Нормальная сила ( F{\text{н}} ) равна ( F{\text{н}} = m \cdot g \cdot \cos{\alpha} ), где ( m ) - масса бруска, ( g ) - ускорение свободного падения, ( \alpha ) - угол наклона плоскости. Угол наклона плоскости можно найти по формуле: ( \tan{\alpha} = \frac{h}{l} ), где ( h ) - высота, ( l ) - длина.
Подставим все в формулу для нахождения нормальной силы: ( F_{\text{н}} = 2,6 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/c}^2 \cdot \cos{\arctan{\frac{30}{50}}} ).
Теперь найдем силу трения: ( F{\text{тр}} = 0,4 \cdot F{\text{н}} ).
Наконец, минимальную горизонтальную силу, необходимую для удержания бруска, можно найти по формуле: ( F{\text{у}} = m \cdot g \cdot \sin{\alpha} + F{\text{тр}} ).
Для решения этой задачи сначала найдем силу трения, действующую на брусок.
Сила трения можно найти по формуле: ( F{\text{тр}} = \mu \cdot F{\text{н}} ), где ( \mu ) - коэффициент трения, ( F_{\text{н}} ) - нормальная сила.
Нормальная сила ( F{\text{н}} ) равна ( F{\text{н}} = m \cdot g \cdot \cos{\alpha} ), где ( m ) - масса бруска, ( g ) - ускорение свободного падения, ( \alpha ) - угол наклона плоскости. Угол наклона плоскости можно найти по формуле: ( \tan{\alpha} = \frac{h}{l} ), где ( h ) - высота, ( l ) - длина.
Подставим все в формулу для нахождения нормальной силы: ( F_{\text{н}} = 2,6 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/c}^2 \cdot \cos{\arctan{\frac{30}{50}}} ).
Теперь найдем силу трения: ( F{\text{тр}} = 0,4 \cdot F{\text{н}} ).
Наконец, минимальную горизонтальную силу, необходимую для удержания бруска, можно найти по формуле: ( F{\text{у}} = m \cdot g \cdot \sin{\alpha} + F{\text{тр}} ).
Выполним все вычисления:
( \alpha = \arctan{\frac{30}{50}} \approx 30^\circ )( F_{\text{н}} = 2,6 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/c}^2 \cdot \cos{30^\circ} \approx 21,3 \, \text{Н} )( F_{\text{тр}} = 0,4 \cdot 21,3 \, \text{Н} \approx 8,5 \, \text{Н} )( F_{\text{у}} = 2,6 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/c}^2 \cdot \sin{30^\circ} + 8,5 \, \text{Н} \approx 16,1 \, \text{Н} )Таким образом, минимальную горизонтальную силу, необходимую для удержания бруска, необходимо приложить с силой примерно ( 16,1 \, \text{Н} ).