Вопрос школьника
Тележка массой 40 кг движется равномерно и прямолинейно по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью 3 м/с. В некоторый момент времени в нее кладут ящик массой 10 кг. С какой скоростью станет двигаться тележка
Ответ от учителя
Перед тем, как в тележку положили ящик, она двигалась равномерно и прямолинейно со скоростью 3 м/с. Это значит, что сила трения между тележкой и поверхностью была равна нулю, так как иначе тележка бы замедлялась или ускорялась.
Когда в тележку положили ящик массой 10 кг, то общая масса тележки увеличилась до 50 кг. Теперь, чтобы двигаться равномерно и прямолинейно, тележка должна иметь некоторую скорость, которая будет определяться силой, действующей на нее.
Сила, действующая на тележку, будет равна силе трения между тележкой и поверхностью, так как других сил на тележку не действует. Сила трения же будет равна произведению коэффициента трения между тележкой и поверхностью на нормальную силу, которая будет равна силе тяжести ящика и тележки.
Таким образом, сила трения будет равна (10 кг + 40 кг) * 9,8 м/с² * коэффициент трения. Если мы предположим, что коэффициент трения между тележкой и поверхностью равен 0,2, то сила трения будет равна 98 Н.
Теперь мы можем использовать закон Ньютона F = ma, где F — сила, действующая на тележку, m — масса тележки и ящика, a — ускорение тележки.
Подставляя известные значения, получаем:
98 Н = (10 кг + 40 кг) * a
a = 98 Н / 50 кг = 1,96 м/с²
Таким образом, ускорение тележки будет равно 1,96 м/с². Однако, по условию задачи, тележка должна двигаться равномерно и прямолинейно, то есть ее скорость не должна меняться. Это значит, что ускорение тележки должно быть равно нулю.
Чтобы ускорение тележки было равно нулю, нужно противостоять силе трения, действующей на тележку. Для этого нужно приложить к тележке силу, равную силе трения, но направленную в противоположную сторону.
Таким образом, чтобы тележка двигалась равномерно и прямолинейно после того, как в нее положили ящик массой 10 кг, нужно приложить к ней силу, равную 98 Н, но направленную в противоположную сторону движения. Это можно сделать, например, толкнув тележку рукой или применив к ней другую внешнюю силу. Если сила, приложенная к тележке, будет равна 98 Н, то тележка будет двигаться равномерно и прямолинейно со скоростью 3 м/с в противоположную сторону.
