сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 2983
i

Вы­ре­зан­ный из листа фа­не­ры рав­но­сто­рон­ний тре­уголь­ник мас­сой m тянут за одну из вер­шин по го­ри­зон­таль­ной по­верх­но­сти так, что эта вер­ши­на дви­жет­ся рав­но­мер­но по гра­ни­це двух по­лу­по­верх­но­стей (см. ри­су­нок, вид свер­ху). Ко­эф­фи­ци­ент тре­ния между тре­уголь­ни­ком и одной по­лу­по­верх­но­стью μ, тре­уголь­ни­ком и вто­рой по­лу­по­верх­но­стью  — 2μ. Какой го­ри­зон­таль­ной силой, на­прав­лен­ной вдоль гра­ни­цы по­лу­по­верх­но­стей нужно дей­ство­вать для этого на тре­уголь­ник?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку тре­уголь­ник дви­жет­ся рав­но­мер­но, сумма сил и сумма мо­мен­тов сил, дей­ству­ю­щих на тре­уголь­ник, равны нулю. А так как силы тре­ния, дей­ству­ю­щие на части тре­уголь­ни­ка, рас­по­ло­жен­ные над одной и над вто­рой по­лу­по­верх­но­стя­ми, на­прав­ле­ны па­рал­лель­но гра­ни­це раз­де­ла (про­ти­во­по­лож­но ско­ро­сти дви­же­ния тре­уголь­ни­ка от­но­си­тель­но по­верх­но­сти; см. рис.) и при­ло­же­ны к цен­трам тя­же­стей этих ча­стей, то

 F=F_тр,1 плюс F_тр,2\qquad левая круг­лая скоб­ка * пра­вая круг­лая скоб­ка

Пусть гра­ни­ца по­лу­по­верх­но­стей делит тре­уголь­ник на два тре­уголь­ни­ка с вы­со­та­ми h1 и h2 (см. рис.). Тогда урав­не­ние мо­мен­тов от­но­си­тель­но точки при­ло­же­ния силы \vecF дает

 F_тр 1 h_1=F_тр,2 h_2\qquad левая круг­лая скоб­ка ** пра­вая круг­лая скоб­ка

А так как силы тре­ния Fтр,1 и Fтр,2 про­пор­ци­о­наль­ны мас­сам (и, сле­до­ва­тель­но, пло­ща­дям) тре­уголь­ни­ков, на ко­то­рые боль­шой тре­уголь­ник де­лит­ся гра­ни­цей раз­де­ла по­лу­по­верх­но­стей, а плечи этих сил со­став­ля­ют  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби от высот со­от­вет­ству­ю­щих тре­уголь­ни­ков, из фор­му­лы (**) по­лу­чим

 2 \mu h_1 в квад­ра­те =\mu h_2 в квад­ра­те .

От­ку­да на­хо­дим

 дробь: чис­ли­тель: h_1, зна­ме­на­тель: h_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та конец дроби .

С дру­гой сто­ро­ны, по­сколь­ку массы тре­уголь­ни­ков m1 иm2, на ко­то­рые боль­шой тре­уголь­ник де­лит­ся гра­ни­цей раз­де­ла по­лу­по­верх­но­стей, от­но­сят­ся так же как и их пло­ща­ди, а, сле­до­ва­тель­но, вы­со­ты h1 и h2, а в сумме они равны массе всего тре­уголь­ни­ка, на­хо­дим

 m_1= дробь: чис­ли­тель: m h_1, зна­ме­на­тель: h_1 плюс h_2 конец дроби , m_2= дробь: чис­ли­тель: m h_2, зна­ме­на­тель: h_1 плюс h_2 конец дроби .

Те­перь по фор­му­ле (*) на­хо­дим силу, с ко­то­рой не­об­хо­ди­мо дей­ство­вать на тре­уголь­ник для его рав­но­мер­но­го пе­ре­ме­ще­ния по гра­ни­це раз­де­ла по­лу­по­верх­но­стей

 F=2 \mu m_1 g плюс \mu m_2 g= дробь: чис­ли­тель: 2 \mu m g h_1, зна­ме­на­тель: h_1 плюс h_2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: \mu m g h_2, зна­ме­на­тель: h_1 плюс h_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 \mu m g, зна­ме­на­тель: 1 плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: h_2, зна­ме­на­тель: h_1 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: \mu m g, зна­ме­на­тель: 1 плюс левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: h_1, зна­ме­на­тель: h_2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та \mu m g.

Ответ: F= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та \mu m g.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии по за­да­ниюБаллы
Ис­поль­зо­ва­на пра­виль­ная идея - ра­вен­ство мо­мен­тов сил тре­ния,

дей­ству­ю­щих на части тре­уголь­ни­ка, от­но­си­тель­но вер­ши­ны

0,5
Ис­поль­зо­ва­ны пра­виль­ные фор­му­лы для мо­мен­тов сил тре­ния —

силы тре­ния при­ло­же­ны к цен­трам масс ча­стей тре­уголь­ни­ка,

а их массы про­пор­ци­о­наль­ны вы­со­там

0,5
По­лу­че­на пра­виль­ная фор­му­ла для от­но­ше­ния высот ча­стей

тре­уголь­ни­ка

0,5
Пра­виль­ный ответ0,5
Классификатор: Ме­ха­ни­ка. Сила тре­ния