Небольшое тело переместили вверх по плоскости, наклонённой под углом 45∘ к горизонту, вдоль линии падения воды. Коэффициент трения между телом и плоскостью равен 0,5. Сила, с которой перемещали тело, была всё время направлена параллельно плоскости. Найдите отношение работы силы трения к работе силы тяжести над телом в ходе этого перемещения. Ответ округлите до десятых.
1 Ответ
Для решения задачи нам нужно знать массу тела и расстояние, на которое оно было поднято. Пусть масса тела равна 1 кг, а расстояние — 2 м. Тогда работа силы трения будет равна:
A_тр = F_тр * S = μ * m * g * S
где μ — коэффициент трения, m — масса тела, g — ускорение свободного падения, S — расстояние, на которое было поднято тело.
Работа силы тяжести будет равна:
A_тяж = m * g * h
где h — высота подъема тела.
Так как тело перемещали вверх по плоскости, наклоненной под углом 45 градусов к горизонту (т.е. по касательной к окружности), то высота подъема равна радиусу окружности, на которую было поднято тело:
h = r
Тогда:
A_тра = F_тра * S = 0.5 * 1 * 9.81 * 2 = 39.05 Дж
A_тя = m * 9.81 * r = 1 * 9.81 * (r/2)
Учитывая, что r/2 = h, получим:
А_тяж = 10 Н * h = 5 Дж
Отношение работ силы трения и силы тяжести равно:
(A_тр / A_тя) = (39.05 / 5) = 7.81
Ответ: 7.8.