Для решения этой задачи нам необходимо рассмотреть силы, действующие на оба тела — деревянный брусок на столе и подвешенный груз.
Силы, действующие на брусок:
- Вес бруска ( m_1 \cdot g ), где ( m_1 = 2 ) кг и ( g \approx 9.8 ) м/с².
- Сила трения ( f_{\text{тр}} ), которая равна ( \mu \cdot N ), где ( \mu = 0.4 ) — коэффициент трения, а ( N = m_1 \cdot g ) — нормальная сила.
- Сила натяжения нити ( T ).
Силы, действующие на подвешенный груз:
- Вес груза ( m_2 \cdot g ), где ( m_2 = 0.85 ) кг.
- Сила натяжения нити ( T ).
Теперь составим уравнения движения для обоих тел.
Для бруска, который движется по столу, по второму закону Ньютона имеем:
[ m1 \cdot a = T - f{\text{тр}} ]
Где сила трения ( f_{\text{тр}} = \mu \cdot m_1 \cdot g = 0.4 \cdot 2 \cdot 9.8 ).
Для груза, который движется вниз, по второму закону Ньютона:
[ m_2 \cdot a = m_2 \cdot g - T ]
Теперь у нас есть две системы уравнений:
- ( m_1 \cdot a = T - \mu \cdot m_1 \cdot g )
- ( m_2 \cdot a = m_2 \cdot g - T )
Сложим оба уравнения, чтобы исключить ( T ):
[ m_1 \cdot a + m_2 \cdot a = m_2 \cdot g - \mu \cdot m_1 \cdot g ]
Решим это уравнение для ( a ):
[ (m_1 + m_2) \cdot a = m_2 \cdot g - \mu \cdot m_1 \cdot g ]
[ a = \frac{m_2 \cdot g - \mu \cdot m_1 \cdot g}{m_1 + m_2} ]
Теперь подставим значения:
[ a = \frac{0.85 \cdot 9.8 - 0.4 \cdot 2 \cdot 9.8}{2 + 0.85} ]
[ a = \frac{8.33 - 7.84}{2.85} ]
[ a = \frac{0.49}{2.85} ]
[ a \approx 0.172 \, \text{м/с}^2 ]
Теперь, зная ускорение, найдем силу натяжения ( T ) из второго уравнения:
[ T = m_2 \cdot g - m_2 \cdot a ]
[ T = 0.85 \cdot 9.8 - 0.85 \cdot 0.172 ]
[ T = 8.33 - 0.146 ]
[ T \approx 8.184 \, \text{Н} ]
Таким образом, сила натяжения нити составляет приблизительно 8.184 Н.