На вершине гладкой наклонной плоскости находится небольшое тело массой m. Придерживая это тело с помощью горизонтальной силы F, ему позволяют соскользнуть с вершины до основания наклонной плоскости. Определите работу А1 силы F. Какова будет работа А2 силы, если значение её таково, что она обеспечивает очень медленное соскальзывание? Высота наклонной плоскости h, длина основания l.
Работа силы F на теле при его спуске с вершины до основания наклонной плоскости равна работе силы тяжести, так как сила F направлена по оси, перпендикулярной смещению тела. Можно записать работу силы F как
[A_1 = F \cdot h \cdot \cos(\alpha),]
где угол наклона плоскости к горизонту равен (\alpha = \arctan(h/l)).
Работа силы F, обеспечивающей очень медленное соскальзывание тела, будет равна работе силы трения, так как в этом случае кинетическая энергия тела практически отсутствует. Работа силы трения будет равна
[A2 = F{\text{тр}} \cdot l,]
где сила трения равна
[F_{\text{тр}} = m \cdot g \cdot \sin(\alpha).]
Таким образом,
[A_2 = m \cdot g \cdot \sin(\alpha) \cdot l.]
В ситуации очень медленного соскальзывания условие равенства работ силы F и силы трения будет [F_{\text{тр}} = F \cdot \cos(\alpha),] то есть мгновенное значение силы трения равно вертикальной составляющей силы F.
[A_1 = F \cdot h \cdot \cos(\alpha),]
где угол наклона плоскости к горизонту равен (\alpha = \arctan(h/l)).
Работа силы F, обеспечивающей очень медленное соскальзывание тела, будет равна работе силы трения, так как в этом случае кинетическая энергия тела практически отсутствует. Работа силы трения будет равна[A2 = F{\text{тр}} \cdot l,]
где сила трения равна
[F_{\text{тр}} = m \cdot g \cdot \sin(\alpha).]
Таким образом,
[A_2 = m \cdot g \cdot \sin(\alpha) \cdot l.]
В ситуации очень медленного соскальзывания условие равенства работ силы F и силы трения будет [F_{\text{тр}} = F \cdot \cos(\alpha),] то есть мгновенное значение силы трения равно вертикальной составляющей силы F.