2017-11-19
С наклонной плоскости с углом наклона $\alpha$ съезжает массивный клин, имеющий угол наклона $\phi$ (см. рис.). На клин положили лёгкий брусок. С каким ускорением относительно клина он поедет? Считать, что брусок много легче клина. Силой трения между плоскостью и клином, а также между клином и бруском пренебречь.
Решение:
Найдём ускорение $a_{1}$ клина относительно плоскости. Так как, по условию задачи, брусок по сравнению с клином лёгкий, силой его воздействия на клин можно пренебречь. Клин двигается по наклонной плоскости под действием силы тяжести $Mg$ ($M$ — масса клина) и силы реакции плоскости $N$. В проекции на ось OX второй закон Ньютона для клина записывается в виде $Ma_{1} = Mg \sin \alpha$, откуда $a_{1} = g \sin \alpha$.
Перейдём в систему отсчёта, связанную с клином. В ней на брусок, кроме силы тяжести $mg$ ($m$ — масса бруска) и силы реакции клина $N_{1}$, действует сила инерции ma1, направленная параллельно плоскости в сторону, противоположную движению клина по ней. В проекции на ось OY второй закон Ньютона для бруска записывается в виде $mg \sin ( \alpha - \phi ) - ma_{1} \cos \phi = ma_{2}$, где $a_{2}$ — искомое ускорение бруска относительно клина.
Ответ. Брусок поедет относительно клина с ускорением $a_{2} = - g \cdot \sin \phi \cdot \cos \alpha$.