Вопрос задан 05.04.2025 в 22:32. Предмет Физика. Спрашивает Сундеева Аня.

Санки с седоком общей массой 100 кг сьезжает с горы высотой 8 м и длиной 100 м.
Определить коэффициент трения санок о дорогу, если в конце горы сани развили скорость 10 м/с
Начальная скорость санок 0

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Козлов Максим.

Рассмотрим решение задачи пошагово. Мы найдем коэффициент трения санок о дорогу, используя законы сохранения энергии и формулу для силы трения.

1. Анализ задачи и исходные данные

  • Масса санок с седоком m=100кгm = 100 \, \text{кг},
  • Высота горы h=8мh = 8 \, \text{м},
  • Длина склона L=100мL = 100 \, \text{м},
  • Начальная скорость санок v0=0м/сv_0 = 0 \, \text{м/с},
  • Конечная скорость санок vf=10м/сv_f = 10 \, \text{м/с},
  • Коэффициент трения μ\mu (то, что нужно найти),
  • Ускорение свободного падения g=9.8м/с2g = 9.8 \, \text{м/с}^2.

Сани движутся по наклонной плоскости под действием силы тяжести и силы трения. Конечная механическая энергия равна сумме кинетической энергии санок и работы, совершенной силой трения.

2. Используем закон сохранения энергии

Полная механическая энергия системы преобразуется следующим образом:

Eпотенциальная=Eкинетическая+WтрениеE_{\text{потенциальная}} = E_{\text{кинетическая}} + W_{\text{трение}}

Потенциальная энергия на вершине склона:

Eпотенциальная=mghE_{\text{потенциальная}} = m g h

Кинетическая энергия у основания:

Eкинетическая=12mvf2E_{\text{кинетическая}} = \frac{1}{2} m v_f^2

Работа силы трения:

Wтрение=FтренияLW_{\text{трение}} = F_{\text{трения}} \cdot L

Сила трения выражается через коэффициент трения:

Fтрения=μmgcosθF_{\text{трения}} = \mu m g \cos \theta

Угол наклона θ\theta можно найти из геометрии склона:

sinθ=hL,cosθ=1sin2θ\sin \theta = \frac{h}{L}, \quad \cos \theta = \sqrt{1 - \sin^2 \theta}

Подставим это в уравнение сохранения энергии:

mgh=12mvf2+μmgcosθLm g h = \frac{1}{2} m v_f^2 + \mu m g \cos \theta \cdot L

Сократим массу mm и выразим коэффициент трения μ\mu:

gh=12vf2+μgcosθLg h = \frac{1}{2} v_f^2 + \mu g \cos \theta \cdot L μ=gh12vf2gcosθL\mu = \frac{g h - \frac{1}{2} v_f^2}{g \cos \theta \cdot L}

3. Подставляем известные значения

  1. Вычислим sinθ\sin \theta:
sinθ=hL=8100=0.08\sin \theta = \frac{h}{L} = \frac{8}{100} = 0.08
  1. Найдем cosθ\cos \theta:
cosθ=1sin2θ=10.082=10.0064=0.99360.9968\cos \theta = \sqrt{1 - \sin^2 \theta} = \sqrt{1 - 0.08^2} = \sqrt{1 - 0.0064} = \sqrt{0.9936} \approx 0.9968
  1. Вычислим μ\mu:
μ=9.88121029.80.9968100\mu = \frac{9.8 \cdot 8 - \frac{1}{2} \cdot 10^2}{9.8 \cdot 0.9968 \cdot 100}

В числителе:

9.88=78.4,12102=50,78.450=28.49.8 \cdot 8 = 78.4, \quad \frac{1}{2} \cdot 10^2 = 50, \quad 78.4 - 50 = 28.4

В знаменателе:

9.80.9968100976.8649.8 \cdot 0.9968 \cdot 100 \approx 976.864

Итог:

μ=28.4976.8640.029\mu = \frac{28.4}{976.864} \approx 0.029

4. Ответ

Коэффициент трения санок о дорогу составляет приблизительно 0.029.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос