** горизонтальной поверхности стола лежит однородный гибкий канат массой M=10 кг. К...

0 голосов
238 просмотров

На горизонтальной поверхности стола лежит однородный гибкий канат массой M=10 кг. К одному из его концов прикладывают силу F=50 Н, в результате чего он начинает поступательное равномерное движение, оторвавшись от поверхности стола на 40% своей длины.Найдите коэффициент трения скольжения каната о стол. Ответ округлите до десятых. Ускорение свободного падения g=10 м/с2 Считать, что все точки каната находятся в одной вертикальной плоскости.


image

Физика (64 баллов) | 238 просмотров
0

какое направление приложения силы? Если вдоль каната, то почему он отрывается от стола? Если сила приложена вверх, то причём тут трение, ведь остальная часть каната будет просто лежать на столе?

0

наверное таки вверх, и имеется в виду, что оставшаяся часть каната "подтаскивается" по столу к месту начала подъёма поднятой части? Так?

0

типа, в месте перегиба каната установлен некий блок, который изгибает канат из горизонтального положения в вертикальное? Лучше конкретизируй этот нюанс, чтобы была ясность.

0

Угол между направлением силы и горизонтом не задан?

Дан 1 ответ
0 голосов

Ну, ща нафантазирую, только держись. В общем, смотри.

Приложенная сила F совершила работу против двух сил: тяжести и трения. Работа силы тяжести - это есть потенциальная энергия, приобретённая поднятым куском каната. Итого, стартуем с формулы, на которой будет базироваться всё дальнейшее решение:
А = Еп + Атр

Идём определять компоненты этой формулы.
Потенциальную энергию примем из соображения, что 40% каната поднято так, что центр масс поднятого куска поднялся лишь на половину его длины (типа центр масс находится в центре поднятого куска). Тогда получим такое уравнение:
Еп = 0,4 * М  * g *  1/2 * 0,4 * L
(по ходу, длину каната обозначим буквой L.

Работу силы F примем из соображения, что она действовала на протяжении длины 40% L, следовательно 
А = F * 0,4 * L 

Силы трения будет переменная по мере движения каната, потому что меняется длина остающегося лежать на столе куска каната, следовательно меняется реакция стола N. Примем допущение, что сила трения меняется линейно по мере движения каната. Тогда функция силы трения в зависимости от оставшегося на столе куска каната s выразится так:
Fтр (s) = M * g * mu * s / L
Работа силы трения равна силе трения, умноженной на расстояние.
Атр = Fтр * 0,4 * L
Поскольку функция Fтр линейная (мы приняли такое допущение), то нужно взять среднюю силу трения на участке от начала движения каната до момента окончания движения.
Fтр = (1 + 0,6 ) / 2  * M * g * mu = 0,8 * M * g * mu
Подобьём теперь работу силы трения так:
Атр = 0,8 * M * g * mu * 0,4 * L

Все три компоненты готовы, соберём формулу баланса работы.
Атр = А - Еп
0,8 * M * g * mu * 0,4 * L = F * 0,4 * L - 0,4 * M * g * 1/2 * 0,4 * L
сократим 0,4 * L, останется
0,8 * M * g * mu = F - 0,2 * M * g
отсюда выразим коэффициент трения
mu = (F - 0,2 * M * g ) /  ( 0,8 * M * g )

подставим цифры:
mu = ( 50 - 0,2 * 10 * 10 ) / (  0,8 * 10 * 10 ) = (50-20 ) / 80 = 3/8 =  0,375
округляя до десятых, mu = 0,4

Жуть, конечно. Решение набито допущениями и предположениями, поэтому за его достоверность не дам и 10 копеек. Но больше ничего не приходит в голову. 

(6.5k баллов)