сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 2741
i

По доске, рас­по­ло­жен­ной под углом α к го­ри­зон­ту, ска­ты­ва­ет­ся без тре­ния бру­сок с не­из­мен­ной ско­ро­стью v1 и мас­сой M. Один из Фик­си­ков за­бра­сы­ва­ет вслед дви­жу­ще­му­ся брус­ку не­боль­шой кусок Ли­зу­на с на­чаль­ной ско­ро­стью v0, на­прав­лен­ной под углом β к по­верх­но­сти доски. Най­ди­те ско­рость брус­ка вме­сте с при­лип­шим к нему свер­ху Ли­зу­ном, если из­вест­но, что этот бру­сок после при­ли­па­ния Ли­зу­на не оста­нав­ли­вал­ся, а масса Ли­зу­на равна m.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

На си­сте­му «Бру­сок-Лизун» за время их вза­и­мо­дей­ствия дей­ству­ют внеш­ние силы: на­прав­лен­ные вер­ти­каль­но вниз силы тя­же­сти M \vecg и m \vecg, из­ме­ня­ю­ща­я­ся со вре­ме­нем сила ре­ак­ции \vecR со сто­ро­ны доски. При дви­же­нии брус­ка по по­верх­но­сти доски с по­сто­ян­ной arrow ско­ро­стью сила \vecR все­гда на­прав­ле­на вер­ти­каль­но вверх, так как ре­зуль­ти­ру­ю­щая всех сил долж­на быть равна нулю. Раз­ло­жим \vecR на силу нор­маль­но­го дав­ле­ния \vecN и силу тре­ния \overrightarrowF_\text тр: \vecR=\vecN плюс \overrightarrowF_\text тр. Ясно, что F_\text тр=\mu N (μ — ко­эф­фи­ци­ент тре­ния сколь­же­ния). До при­ли­па­ния Ли­зу­на сила ре­ак­ции \overrightarrowR_0=\overrightarrowN_0 плюс \overrightarrowF_\text тр0, где F_\text тр0=\mu N_0 и век­тор \overrightarrowR_0 на­прав­лен вер­ти­каль­но вверх. В ходе вза­и­мо­дей­ствия брус­ка и Ли­зу­на сила ре­ак­ции N воз­рас­та­ет в k раз  левая круг­лая скоб­ка N=k N_0 пра­вая круг­лая скоб­ка , сила тре­ния \overrightarrowF_\text тр тоже воз­рас­та­ет в k раз и век­тор \vecR оста­ет­ся па­рал­лель­ным \overrightarrowR_0, то есть век­тор \vecR на­прав­лен вер­ти­каль­но вверх. Итак, для си­сте­мы «бру­сок-Лизун» за время их вза­и­мо­дей­ствия все внеш­ние силы на­прав­ле­ны вер­ти­каль­но. От­сю­да сле­ду­ет, что про­ек­ция им­пуль­са си­сте­мы на го­ри­зон­таль­ную ось Ox со­хра­ня­ет­ся:

 M v _1 ко­си­нус альфа плюс m v_0 ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка бета минус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка M плюс m пра­вая круг­лая скоб­ка v _2 ко­си­нус альфа .

Из этого ра­вен­ства на­хо­дим ско­рость брус­ка с Ли­зу­ном:

 v _2= дробь: чис­ли­тель: M v _1 ко­си­нус альфа плюс m v_0 ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка бета минус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка M плюс m пра­вая круг­лая скоб­ка ко­си­нус альфа конец дроби .

Ответ:  v _2= дробь: чис­ли­тель: M v _1 ко­си­нус альфа плюс m v_0 ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка бета минус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка M плюс m пра­вая круг­лая скоб­ка ко­си­нус альфа конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­нияБаллы
Ука­за­ны все силы, дей­ству­ю­щие на си­сте­му «Бру­сок-Лизун»4
Сила ре­ак­ции R раз­ло­же­на на силу нор­маль­но­го дав­ле­ния и силу тре­ния2
Опи­са­но воз­рас­та­ние силы ре­ак­ции N и силы тре­ния4
Ука­за­но, что про­ек­ция им­пуль­са си­сте­мы на го­ри­зон­таль­ную ось со­хра­ня­ет­ся, за­пи­са­но ра­вен­ство4
По­лу­чен пра­виль­ный ответ4
Мак­си­маль­ный балл18
Классификатор: Ме­ха­ни­ка. Дви­же­ние тел по на­клон­ной плос­ко­сти