2014-05-30
Клин массой $m$ с углом в вершине $\alpha$ скользит по вертикальной стенке вниз, опираясь на куб массой $M$ (рис.). Найдите ускорение куба. Трения нет.
Решение:
При смещении клина вдоль оси у на величину $\delta y$ куб перемещается в направлении оси х на величину $\delta x$. Эти величины связаны между собой равенством
$\delta x = \delta y \: tg \alpha$
Аналогичным равенством связаны между собой ускорение куба $a$ и горизонтальном направлении и ускорение клина $a_{1}$ в вертикально направлении:
$a=a_{1} \: tg \alpha$ (1)
На клин и куб действуют силы тяжести $M \bar{g}$ и $m \bar{g}$, силы нормальной
реакции со стороны горизонтальной и вертикальной плоскостей $\bar{N_{1}}$ и $\bar{N_{2}}$, силы давления клина на куб и куба на клин $\bar{F}$ и $-\bar{F}$б направленные по нормали к наклонной грани клина. Уравнения движения
клина вдоль оси х и клина вдоль оси у имеют вид
$F \cos \alpha = M a_{1}$, (2)
$mg-F \sin \alpha = m a_{1} $. (3)
Принимая во внимание (1), находим из (2) и (3)
$a=g\frac{m \sin \alpha \cos \alpha}{M \sin^{2} \alpha + m cos^{2} \alpha}$