Объясните как решать задачу: мальчик вез дрова на двух одинаковых санках массой 500 г каждые. Он скрепил санки между собой таким образом, что они ехали друг за другом, образуя цепочку. Мальчик горизонтально тянул получившуюся цепочку с силой 60 Н под углом 60 градусов к горизону. Ближе к нему располагались санки, масса дров на которых была равна 13 кг, а на дальних санках масса дров равнялась 7 кг. Определите, чему равна сила натяжения между санками?
Чтобы решить эту задачу, нам нужно разобраться с силами, действующими на санки. В частности, у нас есть две пары санок с разными нагрузками (дровами) и одна сила, с которой мальчик тянет цепочку.
Обозначим данные:
Масса первой пары санок (с дровами 13 кг): ( m_1 = 0.5 \, \text{кг} ) (масса санок) + ( 13 \, \text{кг} ) (масса дров) = ( 13.5 \, \text{кг} )Масса второй пары санок (с дровами 7 кг): ( m_2 = 0.5 \, \text{кг} ) (масса санок) + ( 7 \, \text{кг} ) (масса дров) = ( 7.5 \, \text{кг} )Сила, с которой мальчик тянет (с учетом угла): ( F = 60 \, \text{Н} )Угол к горизонту: ( \alpha = 60^\circ )
Сила натяжения:
Сила, с которой мальчик тянет, имеет горизонтальную и вертикальную составляющие: [ F_x = F \cdot \cos(\alpha) = 60 \cdot \cos(60^\circ) = 60 \cdot 0.5 = 30 \, \text{Н} \ F_y = F \cdot \sin(\alpha) = 60 \cdot \sin(60^\circ) = 60 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 51.96 \, \text{Н} ]
Определим силы трения (если есть):
Если не указано, нужно предположить, что санки движутся по горизонтальной поверхности без трения.
Суммарное ускорение системы:
Используем второй закон Ньютона для расчета ускорения в системе: [ F{net} = m{total} \cdot a ] Но в нашем случае ( F_{net} = F_x ): [ 30 = 21 \cdot a \implies a = \frac{30}{21} \approx 1.43 \, \text{м/с}^2 ]
Сила натяжения:
Теперь можем найти натяжение в цепочке между санками. Если обозначить натяжение за ( T ), то для первой пары противодействует как вес дров, так и инерция. [ T = m_1 \cdot a ] Подставим в формулу: [ T = 13.5 \cdot 1.43 \approx 19.35 \, \text{Н} ]
Итак, сила натяжения между санками примерно равна 19.35 Н.
Чтобы решить эту задачу, нам нужно разобраться с силами, действующими на санки. В частности, у нас есть две пары санок с разными нагрузками (дровами) и одна сила, с которой мальчик тянет цепочку.
Обозначим данные:
Масса первой пары санок (с дровами 13 кг): ( m_1 = 0.5 \, \text{кг} ) (масса санок) + ( 13 \, \text{кг} ) (масса дров) = ( 13.5 \, \text{кг} )Масса второй пары санок (с дровами 7 кг): ( m_2 = 0.5 \, \text{кг} ) (масса санок) + ( 7 \, \text{кг} ) (масса дров) = ( 7.5 \, \text{кг} )Сила, с которой мальчик тянет (с учетом угла): ( F = 60 \, \text{Н} )Угол к горизонту: ( \alpha = 60^\circ )Сила натяжения:
Сила, с которой мальчик тянет, имеет горизонтальную и вертикальную составляющие:[
F_x = F \cdot \cos(\alpha) = 60 \cdot \cos(60^\circ) = 60 \cdot 0.5 = 30 \, \text{Н} \
F_y = F \cdot \sin(\alpha) = 60 \cdot \sin(60^\circ) = 60 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 51.96 \, \text{Н}
]
Определим силы трения (если есть):
Если не указано, нужно предположить, что санки движутся по горизонтальной поверхности без трения.Суммарная масса: [
m_{total} = m_1 + m_2 = 13.5 + 7.5 = 21 \, \text{кг}
]
Суммарное ускорение системы: Используем второй закон Ньютона для расчета ускорения в системе:
[
F{net} = m{total} \cdot a
]
Но в нашем случае ( F_{net} = F_x ):
[
30 = 21 \cdot a \implies a = \frac{30}{21} \approx 1.43 \, \text{м/с}^2
]
Сила натяжения: Теперь можем найти натяжение в цепочке между санками. Если обозначить натяжение за ( T ), то для первой пары противодействует как вес дров, так и инерция.
[
T = m_1 \cdot a
]
Подставим в формулу:
[
T = 13.5 \cdot 1.43 \approx 19.35 \, \text{Н}
]
Итак, сила натяжения между санками примерно равна 19.35 Н.