Два однородных бруска одинакового размера, расположены так, что их края совпадают.Бруски движутся по первой горизонтальной полуплоскости, при этом векторскорости брусков направлен вдоль их продольной оси и перпендикулярен линии раздела полуплоскостей. Масса нижнего бруска равна 2m, верхнего m, коэффициент трения нижнего бруска о первую плоскость k1=0,2, а вторую к2=0,6. Величина Екинет достаточна для преодоления границы раздела полуплоскостей. Определите величину коэффициента трения k между брусками, при которой верхний брусок начнет проскальзывать относительно нижнего в момент времени, когда бруски въедут на вторую плоскость на 2/3 своей длины..
Для начала найдем ускорение движения брусков на второй плоскости. В момент времени, когда бруски въедут на вторую плоскость на 2/3 своей длины, расстояние между ними будет равно 1/3L, где L - длина брусков.
Ускорение можно найти, используя второй закон Ньютона: F = ma
Для нижнего бруска: Fтрения = m a Fтрения = k1 m * g
Для верхнего бруска: F = 2m a 2m g - k m g = 2m * a a = 2g - kg
Теперь применим условие, что кинетическая энергия достаточна для преодоления границы раздела полуплоскостей: Ек. = Ек.полная 1/2mv^2 + 1/2*2mv^2 = mgh 3/2mv^2 = mgh v^2 = 2gh/3
Найдем силу трения для верхнего бруска в момент времени, когда бруски въедут на вторую плоскость на 2/3 своей длины: Fтрения = 2m * a = 2m(2g - kg) = 4mg - 2mkg
Теперь найдем силу трения для верхнего бруска снова, используя выражение для кинетической энергии: Fтрения = mv^2 * k
Приравниваем два выражения для силы трения: 4mg - 2mkg = 2ghk/3 4g - 2kg = gh/3 3gh - 6kg = 12g 3gh = 6kg + 12g 3gh = 6g(k + 2) k = 1/2
Итак, величина коэффициента трения между брусками должна быть равна 1/2 для того, чтобы верхний брусок начал проскальзывать относительно нижнего в момент времени, когда бруски въедут на вторую плоскость на 2/3 своей длины.
Для начала найдем ускорение движения брусков на второй плоскости. В момент времени, когда бруски въедут на вторую плоскость на 2/3 своей длины, расстояние между ними будет равно 1/3L, где L - длина брусков.
Ускорение можно найти, используя второй закон Ньютона:
F = ma
Для нижнего бруска:
Fтрения = m a
Fтрения = k1 m * g
Для верхнего бруска:
F = 2m a
2m g - k m g = 2m * a
a = 2g - kg
Теперь применим условие, что кинетическая энергия достаточна для преодоления границы раздела полуплоскостей:
Ек. = Ек.полная
1/2mv^2 + 1/2*2mv^2 = mgh
3/2mv^2 = mgh
v^2 = 2gh/3
Найдем силу трения для верхнего бруска в момент времени, когда бруски въедут на вторую плоскость на 2/3 своей длины:
Fтрения = 2m * a = 2m(2g - kg) = 4mg - 2mkg
Теперь найдем силу трения для верхнего бруска снова, используя выражение для кинетической энергии:
Fтрения = mv^2 * k
Приравниваем два выражения для силы трения:
4mg - 2mkg = 2ghk/3
4g - 2kg = gh/3
3gh - 6kg = 12g
3gh = 6kg + 12g
3gh = 6g(k + 2)
k = 1/2
Итак, величина коэффициента трения между брусками должна быть равна 1/2 для того, чтобы верхний брусок начал проскальзывать относительно нижнего в момент времени, когда бруски въедут на вторую плоскость на 2/3 своей длины.