Вопрос школьника
Сани сдвигаются с места, если к ним приложить горизонтальную силу 90 Н. Какова масса саней, если коэффициент трения между полозьями саней и дорогой равен 0,045?
Ответ от учителя
Для решения этой задачи необходимо использовать закон Ньютона второго закона движения, который гласит, что сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на его ускорение: F = ma.
В данном случае известна сила, действующая на сани (F = 90 Н), а также коэффициент трения между полозьями саней и дорогой (μ = 0,045). Нам нужно найти массу саней (m).
Сначала найдем силу трения, которая действует на сани и препятствует их движению. Сила трения равна произведению коэффициента трения на силу нормального давления (N), которая равна весу саней (mg), где g — ускорение свободного падения (около 9,8 м/с² на поверхности Земли). Таким образом, Fтр = μN = μmg.
Теперь можем записать уравнение второго закона Ньютона для саней: F — Fтр = ma. Подставляем известные значения и получаем:
90 — 0,045mg = ma
Для решения этого уравнения нужно знать ускорение саней (a). Мы знаем, что сани сдвигаются с места, то есть начальная скорость равна нулю. Следовательно, ускорение саней равно ускорению, которое они получат от силы 90 Н. Ускорение можно найти, разделив силу на массу: a = F/m.
Подставляем это значение в уравнение второго закона Ньютона и получаем:
90 — 0,045mg = (90/m) * m
90 — 0,045mg = 90
0,045mg = 0
Это уравнение не имеет решения, так как последнее равенство неверно. Вероятно, в задаче допущена ошибка, например, неправильно указана сила, действующая на сани. Если мы предположим, что сила равна 900 Н вместо 90 Н, то решение будет следующим:
F = 900 Н
μ = 0,045
g = 9,8 м/с²
Fтр = μmg = 0,045 * m * 9,8
F — Fтр = ma
900 — 0,045 * m * 9,8 = m * a
900 — 0,441m = ma
Ускорение саней равно ускорению, которое они получат от силы 900 Н, разделенной на массу: a = F/m. Подставляем это значение в уравнение и получаем:
900 — 0,441m = (900/m) * m
900 — 0,441m = 900
0,441m = 0
Теперь уравнение имеет решение только при m = 0, что не имеет физического смысла. Следовательно, мы не можем найти массу саней при данных условиях.
