2020-02-07
В системе, изображенной на рисунке, коэффициент трения между тележкой массой $M = 3 кг$ и грузом массой $m = 1 кг$ составляет $\mu = 0,4$. Трение между столом и тележкой пренебрежимо мало. С какой силой нужно тянуть нить в горизонтальном направлении, чтобы тележка и груз могли ехать вместе, без проскальзывания? Какими будут ускорения тел, если тянуть за нить силой $F = 20 Н$?
Решение:
Когда тележка и груз едут вместе, на груз действуют сила натяжения нити, равная $F_{н}$ и направленная вправо, и сила трения, равная $F_{тр} = \mu mg$ и направленная влево. На тележку при этом действует одна-единственная горизонтальная сила - сила трения, направленная вправо. Таким образом.
$F_{н} - \mu mg = ma, \mu mg = Ma$,
откуда
$a = \mu g$, $F_{н} = (M + m)a = \mu g (M+ m) = 16 Н$.
Если тянуть за нить силой $F = 20 Н > 16 Н$, то тележка будет двигаться с ускорением
$a_{M} = \frac{ \mu mg}{M} = \frac{4}{3} м/с^{2} \approx 1,3 м/с^{2}$,
а ускорение груза будет равно
$a_{m} = \frac{F - \mu mg}{m} = 16 м/с^{2}$.