Сани соскальзывают с ледяной горы высотой 20 м и останавливаются, пройдя по горизонтальной ледяной поверхности 400 м. Найти коэффициент трения саней о лед, если угол наклона горы (относительно горизонтальной поверхности) равен 30°
Для решения задачи используем законы механики. Сначала определим вертикальную составляющую начальной скорости саней при спуске с горы. Так как скорость в начальный момент равна нулю, то её можно определить по формуле скорости свободного падения:
v₀ = √(2gh)
где h - высота горы, g - ускорение свободного падения.
Подставляя значения, получаем:
v₀ = √(2 * 9.81 м/с² * 20 м) ≈ 19.8 м/с
Затем определим горизонтальную составляющую скорости на момент остановки:
vₓ = v₀ * cos(30°) ≈ 17.2 м/с
Используя формулу для расчёта силы трения, найдём коэффициент трения:
Fтр = μ * N
где Fтр - сила трения, N - нормальная сила, которая равна весу саней, т.е. m * g. Заметим, что на горе действует кроме силы трения только сила тяжести, поэтому можно записать:
Fтр = m * g * sin(30°)
Откуда:
μ * m * g = m * g * sin(30°)
μ = sin(30°) ≈ 0.5
Таким образом, коэффициент трения саней о лед составляет около 0.5.
Answers & Comments
Ответ:
Для решения задачи используем законы механики. Сначала определим вертикальную составляющую начальной скорости саней при спуске с горы. Так как скорость в начальный момент равна нулю, то её можно определить по формуле скорости свободного падения:
v₀ = √(2gh)
где h - высота горы, g - ускорение свободного падения.
Подставляя значения, получаем:
v₀ = √(2 * 9.81 м/с² * 20 м) ≈ 19.8 м/с
Затем определим горизонтальную составляющую скорости на момент остановки:
vₓ = v₀ * cos(30°) ≈ 17.2 м/с
Используя формулу для расчёта силы трения, найдём коэффициент трения:
Fтр = μ * N
где Fтр - сила трения, N - нормальная сила, которая равна весу саней, т.е. m * g. Заметим, что на горе действует кроме силы трения только сила тяжести, поэтому можно записать:
Fтр = m * g * sin(30°)
Откуда:
μ * m * g = m * g * sin(30°)
μ = sin(30°) ≈ 0.5
Таким образом, коэффициент трения саней о лед составляет около 0.5.