Физтех 2025, 9 класс, задача 3

На шероховатой горизонтальной плоскости стоит клин. Шайбу кладут на шероховатую наклонную плоскость клина и сообщают шайбе начальную скорость. Шайба движется по покоящемуся клину. Часть зависимости модуля скорости шайбы от времени представлена на графике к задаче. Поступательное движение шайбы до и после остановки происходит по одной и той же прямой. Масса шайбы , масса клина . Ускорение свободного падения .

Рисунок к условию задачи 3: шайба на клине

График зависимости скорости шайбы от времени

1. Найдите , здесь - угол, который наклонная плоскость клина образует с горизонтом.

2. Найдите модуль наибольшей силы трения, с которой горизонтальная плоскость действует на клин в процессе движения шайбы по клину при .

3. При каких значениях коэффициента трения скольжения клина по горизонтальной плоскости клин будет находиться в покое при ?

Войдите, чтобы проверять ответы
Ответ

По графику: модуль ускорения при подъёме

ускорение при спуске

1)

В этом случае .

В системе тел, взаимодействующих по третьему закону Ньютона, сумма произведений масс на ускорения равна сумме внешних сил, действующих на систему. При движении шайбы по клину:

Перейдем к проекциям сил и ускорения на горизонтальное направление:

Ответ на второй вопрос:

2)

здесь учтено, что .

Для ответа на третий вопрос найдем силу нормальной реакции. Из уравнения движения, переходя к проекциям сил и ускорения на вертикаль, получаем:

отсюда

Из этих соотношений приходим к ответу:

Подстановка численных значений приводит к ответу:

3)

Похожие задачи

Физтех 2024, 11 класс, задача 2

С идеальным одноатомным газом совершают циклический процесс 1-2-3-1. На рисунке представлена зависимость P/P0 от V/V0. Здесь V и P - объем и давление газа, V0 и P0 - некоторые неизвестные объем и давление. График цикла к задаче 2 Найдите отношение модуля п

Физтех 2026, 10 класс, задача 5

По поверхности непроводящей полусферы радиуса R однородно распределен заряд Q. По поверхности непроводящей сферы радиуса r однородно распределен заряд q. Центр полусферы и центр сферы совпадают, Q,q>0. Рисунок к задаче 5: заряженные полусферы Найдите силу F1 взаимодействия сферы и полусфе

Физтех 2025, 11 класс, задача 3

В плоском тонком диске в форме круга имеется круглое отверстие (см. рис.). Центры диска и отверстия совпадают в точке O. Диск имеет однородно распределенный по поверхности положительный заряд. Рисунок к условию задачи 3: диполь и заряженный диск с отверстием Система из двух жестко связанных равных п

Физтех 2026, 11 класс, задача 5

В сумерках Вова с Леной отправились к берегу озера. Лена посветила лучом лазерной указки на спокойную поверхность воды и увидела яркую точку на мелкопесчаном дне, на глубине нескольких сантиметров. Эта точка находилась внутри темной овальной области, окруженной светлым кольцом. Внутренняя граница ко