Лидеры рейтинга

ID: 259041

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

323

Россия, пос. Теплоозёрск, ЕАО


ID: 401284

Михаил Александров

Советник

278

Россия, Санкт-Петербург


ID: 400669

epimkin

Профессионал

254


ID: 137394

Megaloman

Мастер-Эксперт

122

Беларусь, Гомель


ID: 405239

al4293189

1-й класс

93


ID: 325460

CradleA

Мастер-Эксперт

76

Беларусь, Минск


ID: 226425

Konstantin Shvetski

Модератор

49

Россия, Северодвинск


8.9.8

01.08.2021

JS: 2.9.16
CSS: 4.5.14
jQuery: 3.6.0
DataForLocalStorage: 2021-08-02 12:16:01-standard


Консультации и решение задач по физике.

Администратор раздела: Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)

Консультация онлайн # 196084

Раздел: Физика
Автор вопроса: danshed (Посетитель)
Дата: 11.08.2019, 04:01 Консультация закрыта
Поступило ответов: 1

Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:

На массивную тележку, движущуюся вверх по наклонной плоскости со скоростью u=0,05 м/с, падает мешок с песком, движущийся по вертикали со скоростью v=0,75м/с. Наклонная плоскость образует сгоризонтом угол АЛЬФА=30 градусов. При каком коэффициенте МЮ трения скольжения мешок не будет проскальзывать по тележке? Длительность соударения очень мала.

Заранее благодарен за ответ!

Здравствуйте, danshed!

В момент удара на мешок действуют сила F, возникающая в результате столкновения с тележкой и его вес mg.
Под дейсвием силы F импульс мешка изменяется:
ΔP = FΔt. (1)
Здесь Δt - время удара, предполагается малым, из-за чего вес mg можно не учитывать.
Нас интересуют две составляющие силы F -- перпендикулярная плоскости тележки F,
прижимающая мешок к тележке, и параллельная этой плоскости F||, пытающаяся его сдвинуть.
Мешок останется на месте, если F|| ≤ μF, т.е., если μ ≥ F||/F.
Рассмотрим, как меняется импульс мешка при столкновении.
Пусть v - скорость мешка, u - скорость тележки, m - масса мешка.
Тележка массивная, поэтому падение мешка не меняет ее скорость.
Допустим, что мешок не скользит, т.е., после столкновения движется вместе с тележкой.
До удара P = -mv*cos(a), после удара P = 0.
До удара P|| = -mv*sin(a), после удара P|| = mu.
(Рисунок сделайте сами.)
На основании (1) находим:
F = mv*cos(a)/Δt, F|| = (mu + mv*sin(a))/Δt.
Минимальное значение коэффициента трения равно:
μ = (u + v*sin(a))/v*cos(a) = (u/v)/cos(a) + tg(a) = (0.05/0.75)/cos(30º) + tg(30º) = 0.654.

Лангваген Сергей Евгеньевич

Советник
15.08.2019, 00:26
5


Очень подробный ответ! Спасибо!

Мини-форум консультации # 196084

q_id

Гордиенко Андрей Владимирович

Советник

ID: 17387

1

= общий =    11.08.2019, 11:42
danshed:

Из какого источника Вы взяли эту задачу?

=====
Facta loquuntur.

q_id

danshed

Посетитель

ID: 403214

2

= общий =    13.08.2019, 20:30
Гордиенко Андрей Владимирович:

Заочная физико-техническая школа. Никак не могу понять эту задачу(

Последнее редактирование 13.08.2019, 20:30 danshed (Посетитель)

q_id

Гордиенко Андрей Владимирович

Советник

ID: 17387

3

= общий =    13.08.2019, 20:35
danshed:

Я понял это сразу. Для себя я принял решение не рассматривать задачи из ЗФТШ, потому что в них много тонкостей, которые мне не всегда понятны в силу ограниченности моего ума и недостатка образования. Возможно, кто-нибудь из профессиональных физиков, являющихся экспертами нашего портала, поможет Вам.

Но почему Вы не хотите обратиться за помощью к своим преподавателям? smile

Последнее редактирование 13.08.2019, 20:36 Гордиенко Андрей Владимирович (Советник)

=====
Facta loquuntur.

q_id

danshed

Посетитель

ID: 403214

4

= общий =    13.08.2019, 20:40
Гордиенко Андрей Владимирович:

Эх, жаль( К сожалению, эти тонкости сам редко улавливаю. Я перешел в другую школу и мне не к кому обратиться

Последнее редактирование 13.08.2019, 20:41 danshed (Посетитель)

q_id

Гордиенко Андрей Владимирович

Советник

ID: 17387

5

= общий =    13.08.2019, 21:10
danshed:

Понимали ли Вы, на что идёте, когда поступали в ЗФТШ? Наверное, теперь Вам нужно сконцентрироваться и попытаться всё-таки разобраться с этой задачей. Иначе в реальной исследовательской деятельности Вы потерпите полное фиаско, даже если поступите в МФТИ и закончите его. Начните, наверное, с того, что внимательно прочитайте методическую разработку от ЗФТШ, посвящённую ЗСИ.

Я, вообще-то, занимаюсь не столько физикой, сколько математикой, намереваясь если не углубить, то расширить свои знания. Поэтому отвечаю только на те вопросы консультаций по физике, которые не требуют много времени на обдумывание, подготовку и оформление ответа. В Вашем случае мне придётся долго думать, чтобы формализовать условие отсутствия проскальзывания между мешком и тележкой после удара так, чтобы вычислить искомый коэффициент трения. Очевидно(?) только, что в таком случае удар является абсолютно неупругим, то есть тележка и мешок после удара движутся с одной и той же скоростью. В случае проскальзывания это было бы не так...

В школе, в которую Вы перешли, нет учителя физики? smile

=====
Facta loquuntur.

q_id

Гордиенко Андрей Владимирович

Советник

ID: 17387

6

= общий =    14.08.2019, 00:23
danshed:


При первоначальном чтении условия задачи я был невнимателен. Думаю, что не мешает разобраться сначала с этими формулировками:

На массивную тележку, движущуюся вверх по наклонной плоскости со скоростью u=0,05 м/с, падает мешок с песком, движущийся по вертикали со скоростью v=0,75м/с.


Непонятно, почему скорости тележки и мешка постоянны. Получается, что тележка самодвижущаяся, а мешок опускается, будучи привязанным к тросу? Кроме того, массы тележки и мешка не заданы, значит, применить законы сохранения не получится? smile

Я хотел бы, чтобы Вы, если можете, сообщили мне ссылку для загрузки методической разработки ЗФТШ, в которой приведены эта задача и соответствующий теоретический материал. Возможно. после чтения и долгих раздумий мне повезёт. Как правило, задачи такого рода (все они от ЗФТШ) я решал долго и мучительно.

=====
Facta loquuntur.

q_id

Гордиенко Андрей Владимирович

Советник

ID: 17387

7

= общий =    14.08.2019, 09:26
Модераторам:

Предлагаю продлить срок действия консультации на пять суток. Надежды решить эту задачу у меня мало, но попробовать нужно. smile

=====
Facta loquuntur.

q_id

Гордиенко Андрей Владимирович

Советник

ID: 17387

8

= общий =    14.08.2019, 15:16
Roman Chaplinsky / Химик CH, Лангваген Сергей Евгеньевич, Konstantin Shvetski:


Здравствуйте, Роман! Извините, пожалуйста, за то, что беспокою Вас, зная о Вашем нежелании отвечать на вопросы консультаций портала. Возможно, для этой консультации Вы сделаете исключение и сообщите своё мнение об этой задаче и идеи, используя которые, можно решить задачу? smile


Здравствуйте, уважаемые коллеги! Извините и вы меня за то, что беспокою Вас, зная о вашем нежелании отвечать на вопросы консультаций портала. Если это не затруднит вас, сообщите, пожалуйста, свои мнения об этой задаче и идеи по её решению. Других экспертов с профильным образованием по физике (которое, если я не ошибся, у вас есть) на портале нет. smile

Что касается меня, то я недостаточно поднаторел в решении задач "со звёздочкой" по физике, к которым, по-моему, относится рассматриваемая, и не могу чётко сформулировать подход к её решению. Как я понимаю, массивность тележки позволяет предположить, что после соударения с мешком характер движения тележки не изменится и она по-прежнему будет подниматься с той же скоростью по наклонной плоскости. Упростится ли решение задачи, если перейти к системе отсчёта, в которой тележка неподвижна? Что происходит с нормальной по отношению к наклонной плоскости составляющей импульса мешка после соударения? Что происходит с тангенциальной составляющей? smile

Я с пониманием отнесусь к вашему неучастию в обсуждении задачи. Правда, за портал немного обидно... smile

=====
Facta loquuntur.

q_id

Лангваген Сергей Евгеньевич

Советник

ID: 165461

9

= общий =    14.08.2019, 16:40
Гордиенко Андрей Владимирович:

Здравствуйте, Андрей Владимирович!

Кажется, похожая задача уже была. Ход решения примерно такой, если я ничего не упустил.
Допустим, мешок не проскальзывает. Из закона сохранения импульса найдем скорость тележки с мешком после соударения и изменение импульса мешка, вектор ΔP.
В момент соударения на мешок действуют сила F= (Δ P)/(Δ t) + mg.
По условию Δt очень мало, поэтому mg отбрасываем.
Отношение параллельной и перпендикулярной составляющих F (относительно плоскости тележки) даст коэффициент трения.

q_id

Гордиенко Андрей Владимирович

Советник

ID: 17387

10

= общий =    14.08.2019, 16:48
Лангваген Сергей Евгеньевич:

Спасибо, Сергей Евгеньевич! В принципе, то что Вы сообщили, нужно не мне, а автору вопроса. Для себя хотел бы уточнить это:

Как я понимаю, массивность тележки позволяет предположить, что после соударения с мешком характер движения тележки не изменится и она по-прежнему будет подниматься с той же скоростью по наклонной плоскости. Упростится ли решение задачи, если перейти к системе отсчёта, в которой тележка неподвижна? Что происходит с нормальной по отношению к наклонной плоскости составляющей импульса мешка после соударения? Что происходит с тангенциальной составляющей?


Я исхожу из того, что массы тележки и мешка нам не известны, поэтому невозможно применить закон сохранения импульса. Тележка продолжает двигаться так же, как и до соударения. smile

=====
Facta loquuntur.

q_id

Гордиенко Андрей Владимирович

Советник

ID: 17387

11

= общий =    14.08.2019, 17:00
Лангваген Сергей Евгеньевич:

Резюмируя свои вопросы, хочу спросить Вас: я правильно понял, что нужно воспользоваться понятием конуса трения (в данном случае его плоского аналога -- угла трения), рассматривая соударение в системе отсчёта с неподвижной тележкой? smile

=====
Facta loquuntur.

q_id

Лангваген Сергей Евгеньевич

Советник

ID: 165461

12

= общий =    14.08.2019, 17:31
Гордиенко Андрей Владимирович:

Не обратил внимание, что тележка массивная а массы не даны. В этом случае скорость мешка после соударения, если он не проскальзывает, это скорость тележки. Его скорость до соударения дана в условии. Дальше считаем изменение импульса мешка и отношение составляющих силы. Масса мешка сократится.
Вектор силы должен находиться внутри конуса трения, чтобы не было скольжения, если не ошибаюсь. Но без этого понятия тоже можно обойтись.

q_id

Гордиенко Андрей Владимирович

Советник

ID: 17387

13

= общий =    14.08.2019, 17:48
Лангваген Сергей Евгеньевич:

Не обратил внимание, что тележка массивная а массы не даны. В этом случае скорость мешка после соударения, если он не проскальзывает, это скорость тележки.


Я тоже так думаю.

Вектор силы должен находиться внутри конуса трения, чтобы не было скольжения, если не ошибаюсь. Но без этого понятия тоже можно обойтись.


По-моему, использование понятия конуса (угла) трения поможет придти к ответу на вопрос задачи. Ведь взаимодействие мешка с тележкой происходит по прямой линии движения мешка?

Дальше считаем изменение импульса мешка и отношение составляющих силы.


С этим у меня "непонятки"...

В принципе, может быть, того, что Вы сообщили, будет достаточно для автора вопроса, чтобы он решил задачу. А мне понимать необязательно... smile

Привести решение задачи в форме ответа на вопрос консультации Вы не желаете? smile

=====
Facta loquuntur.

q_id

Гордиенко Андрей Владимирович

Советник

ID: 17387

14

= общий =    15.08.2019, 08:36
danshed:

Я думаю, что теперь Вы должны быть довольны: на Ваш вопрос ответил самый квалифицированный физик портала! smile

=====
Facta loquuntur.

Возможность оставлять сообщения в мини-форумах консультаций доступна только после входа в систему.
Воспользуйтесь кнопкой входа вверху страницы, если Вы зарегистрированы или пройдите простую процедуру регистрации на Портале.

Лучшие эксперты раздела

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

Рейтинг: 323

Михаил Александров

Советник

Рейтинг: 278

epimkin

Профессионал

Рейтинг: 254

al4293189

1-й класс

Рейтинг: 93

CradleA

Мастер-Эксперт

Рейтинг: 76

Konstantin Shvetski

Модератор

Рейтинг: 49