Question

Тіло масою 10 кг тягнуть по горизонтальній поверхні, прикладаючи силу 50 Н, спрямовану під кутом 30° до горизонту. Прискорення тіла дорівнює 3,5 м/с². Визначте силу тертя (З малюнком)

Answer 1

M*a=F*cosa-Fтр
Fтр=F*cosa-m*a=50*0,87-10*3,5=8,5 H

Answer 2

Для визначення сили тертя, спочатку потрібно розкласти силу, що прикладається до тіла, на компоненти.

Розкладання сили

Сила, що прикладається до тіла, складається з двох компонентів: горизонтальної і вертикальної.

Горизонтальна компонента сили може бути визначена за формулою:

Fх = F * cos(θ),

де F - сила, що прикладається до тіла (50 Н), а θ - кут між напрямком сили та горизонтальною поверхнею (30°).

Вертикальна компонента сили може бути визначена за формулою:

Fу = F * sin(θ).

Визначення сили тертя

Сила тертя дорівнює силі, яка діє проти руху тіла по горизонтальній поверхні. Тобто, якщо тіло рухається вправо, сила тертя спрямована вліво, і навпаки.

В даному випадку, так як тіло рухається по горизонталі, сила тертя буде спрямована проти горизонтальної компоненти сили, що прикладається до тіла.

Сила тертя може бути визначена за формулою:

Fтертя = μ * N,

де μ - коефіцієнт тертя між тілом та поверхнею, а N - нормальна сила, яка дорівнює вагу тіла.

Визначення нормальної сили

Нормальна сила - це сила, яка діє перпендикулярно до поверхні та утримує тіло на ній. У даному випадку, нормальна сила дорівнює вазі тіла, оскільки тіло не рухається вертикально.

Нормальна сила може бути визначена за формулою:

N = m * g,

де m - маса тіла (10 кг), а g - прискорення вільного падіння (приблизно 9,8 м/с² на Землі).

Визначення сили тертя

Тепер, коли у нас є всі необхідні компоненти, ми можемо визначити силу тертя. Зауважте, що сила тертя має протилежний напрямок до горизонтальної компоненти сили, тому ми віднімаємо силу тертя від горизонтальної компоненти сили.

Fтертя = Fх - Fтертя,

де Fх - горизонтальна компонента сили (F * cos(θ)), а Fтертя - сила тертя.

Обчислення

Тепер, коли у нас є всі необхідні формули, ми можемо розрахувати значення сили тертя.

Спочатку визначимо горизонтальну компоненту сили:

Fх = 50 Н * cos(30°) ≈ 43,30 Н.

Наступно визначимо нормальну силу:

N = 10 кг * 9,8 м/с² ≈ 98 Н.

Тепер можемо визначити силу тертя:

Fтертя = μ * N.

Відомо, що прискорення тіла дорівнює 3,5 м/с², тому можемо записати рівняння другого закону Ньютона:

ΣF = m * a,

де ΣF - сума сил, m - маса тіла, а - прискорення тіла.

Замінивши відомі значення, отримаємо:

Fх - Fтертя = m * a.

Підставимо відомі значення:

43,30 Н - Fтертя = 10 кг * 3,5 м/с².

Тепер можемо визначити силу тертя:

Fтертя = 43,30 Н - 10 кг * 3,5 м/с² ≈ 9,8 Н.

Отже, сила тертя дорівнює приблизно 9,8 Н.