2017-10-15
Рабочий, спускавший ящик массы $M$ по доске, образующей с горизонтом угол $\alpha$, остановил его за время $\tau$. Какую среднюю силу прикладывал рабочий, действуя на ящик параллельно доске, если скорость ящика перед торможением была равна $v$, а коэффициент трения ящика о доску равен $\mu$?
Решение:
На ящик, скользящий вниз по наклонной плоскости, действуют сила тяжести $M \vec{g}$, постоянная сила со стороны рабочего $\vec{F}$, направленная вверх параллельно наклонной плоскости, и сила реакции $\vec{R}$ со стороны наклонной плоскости. Разлагая силу реакции на две составляющие: нормальную $R_{n}$ (направленную по нормали к поверхности наклонной плоскости) и тангенциальную $R_{ \tau}$, которая параллельна наклонной плоскости и направлена в сторону, противоположную направлению движения ящика, на основании второго закона Ньютона из условия, что ящик не имеет ускорения в направлении нормали к плоскости, получим $R_{n} = Mg \sin \alpha$. Полагая, что $R_{ \tau}$ - сила сухого трения скольжения - равна максимальному значению силы сухого трения покоя, т.е. $R_{ \tau} = \mu R_{n}$, на основании закона изменения импульса находим: $Mv = [F - Mg( \sin \alpha - \mu \cos \alpha)] \tau$. Отсюда искомая сила $F = M[v/t + g( \sin \alpha - \mu \cos \alpha)]$.