2018-01-20
На наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол $\alpha$, находится бак с водой, имеющий массу $m$. С какой силой $F$, параллельной наклонной плоскости, нужно двигать бак для того, чтобы поверхность воды в баке была параллельна наклонной плоскости? Коэффициент трения между баком и наклонной плоскостью равен $\mu$.
Решение:
В неинерциальной системе отсчета, связанной с движущимся баком, на элемент жидкости действует сила тяжести $\Delta m \vec{g}$ и сила инерции (рис.) $\vec{F}_{ин} = - \Delta m \vec{a}$.
Чтобы поверхность воды была параллельна наклонной плоскости, необходимо, чтобы эффективная сила тяжести $\Delta m g^{ \prime}$ цемента жидкости $\Delta m$ была перпендикулярна наклонной плоскости, а это возможно, если $\Delta mg \sin \alpha - \Delta ma = 0$, т.е. $a = g \sin \alpha$.
Это ускорение имеет и весь бак с водой. Его уравнение движении $mg \sin \alpha - \mu mg \cos \alpha + F = ma = mg \sin \alpha$, тогда $F = \mu mg \cos \alpha$, т.е. сила, действующfz на бак, равна но величине силе трения $F_{тр} = \mu mg \cos \alpha$.