Пример задачи на наклонную плоскость

9 примеров вопросов о наклонной плоскости

Изучите материал Законы Ньютона , нормальная сила Дан сила трения чтобы лучше понять дискуссию по этому вопросу.

1. Блок массой 5 ​​кг отпускается на гладкой наклонной плоскости, как показано на рисунке! (g = 10 м/с²) ^-2 и тг 37 ^o = 3/4). Ускорение блока составляет…

А. 4,5 мс^-2

Б. 6,0 мс^-2

С. 7,5 мс^-2

Д. 8,0 мс^-2

Е. 10,0 мс^-2

Обсуждение

Известно, что:

м = 5 кг, g = 10 м/с²²

w = mg = (5)(10) = 50 Н

длина нижней стороны = 4

длина вертикальной стороны = 3

Поскольку нижняя сторона равна 4, а вертикальная сторона равна 3, то гипотенуза равна 5. Это можно доказать с помощью формулы Пифагора.

Вопрос: ускорение блока (а)?

Джаваб:

Сила, вызывающая движение блока, равна w._xНаклонная плоскость гладкая, поэтому трение отсутствует.

w_x = w sin θ = (w)(вертикальная сторона / гипотенуза)

w_x = (50)(3/5)

w_x = 30 Ньютон

Каково ускорение (а) блока?

ΣФ = но

w_x = ма

30 = (5) а

а = 30/5

a = 6 м / с²

Правильный ответ — B.

2. Посмотрите на картинку! Блок изначально находится в состоянии покоя, затем его тянет вверх с силой F, параллельной наклонной плоскости. Масса блока составляет 8 кг, коэффициент трения равен µ._s = 0,5 и θ = 45^oДля того чтобы блок двигался вверх, сила F должна быть…

A. 40 N

B. 60 N

C. 60√2 N

D. 80 N

Е. 80√2 Н

Обсуждение

Известен :

Коэффициент статического трения (мкВ)_s) = 0,5

Угол (θ) = 45^o

Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²²

Масса блока (m) = 8 килограммов

Вес блока (w) = mg = (8 кг)(10 м/с²)²) = 80 кг м/с² = 80 Ньютон

Задан вопрос Величина силы F, при которой блок будет двигаться вверх.

Джаваб :

Правый блок поднимется вверх, если F ≥ w_x + f_s. 

Компонент силы тяжести, параллельный наклонной плоскости. :

w_x = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2

Компонент силы тяжести, перпендикулярный наклонной плоскости. :

w_y = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2

Нормальная сила :

Н = w_y = 40√2

Сила статического трения :

f_s = мк_s N = (0,5)(40√2) = 20√2

Величина силы F, при которой блок будет двигаться вверх. :

F ≥ w_x + f_s

F ≥ 40√2 + 20

F ≥ 60√2 Ньютона

Правильный ответ — C.

3. ВБлок массой 8 кг помещен на шероховатую наклонную плоскость, как показано на следующем рисунке. Минимальная внешняя сила, необходимая для предотвращения скольжения блока вниз, составляет… (sin 37)^o = 0,6, cos 37^o = 0,8, g = 10 мс^-2, µ_k = 0,1)

A. 6,4 N

B. 4,6 N

C. 48,5 N

D. 54,4 N

В. 68,8 С

Обсуждение

Известен :

Масса блока (m) = 8 кг

Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²²

Вес блока (w) = мг = (8)(10) = 80 Ньютонов

Грех 37^o = 0,6

Кос 37^o = 0,8

Коэффициент кинетического трения (µ)_k) = 0,1

Н = w_y = w cos 37^o = (80)(0,8) = 64 Ньютонов

Задан вопрос Минимальная внешняя сила (F), удерживающая блок, чтобы он не соскользнул вниз.

Джаваб :

Блок не соскользнет вниз, если Ф = ж_x

Компонент силы тяжести, параллельный наклонной плоскости. :

w_x = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48

f_k = мк_k N = (0,1)(64) = 6,4

Минимальная сила F, при которой блок не соскользнет вниз. :

Ф + ф_k - в_x = 0

Ф = ж_x - е_k = 48 – 6,4 = 41,6 Ньютонов

4. Объект массой 5,0 кг тянется веревкой вверх по шероховатой наклонной плоскости силой 71 Н (g = 10 м/с²).^-2, sin 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Если коэффициент трения между объектом и плоскостью равен 0,4, то ускорение, испытываемое объектом, равно…

А. 0,5 мс^-2

Б. 2 мс^-2

С. 2,5 мс^-2

Д. 3 мс^-2

Е. 5 мс^-2

Обсуждение

Известен :

Масса объекта (m) = 5 кг

4. Вопросы к национальному экзамену по физике средней школы за 2012/2013 учебный год, SA 67 № 5.

Объект массой 5,0 кг тянется веревкой вверх по шероховатой наклонной плоскости силой 71 Н (g = 10 м/с²).^-2, sin 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Если коэффициент трения между объектом и плоскостью равен 0,4, то ускорение, испытываемое объектом, равно…

А. 0,5 мс^-2

Б. 2 мс^-2

С. 2,5 мс^-2

Д. 3 мс^-2

Е. 5 мс^-2

Обсуждение

Известен :

Масса объекта (m) = 5 кг

Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²²

Вес объекта (w) = мг = (5)(10) = 50 Ньютонов

Сила F = 71 Ньютон

Грех 37^o = 0,6

Кос 37^o = 0,8

Коэффициент трения = 0,4

Задан вопрос Ускорение объекта (а)

Джаваб :

Результирующая сила

Сначала рассчитайте результирующую силу, действующую на объект.

Компонент силы тяжести, параллельный наклонной плоскости. :

w_x = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30

Компонент силы тяжести, перпендикулярный наклонной плоскости. :

w_y = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40

Нормальная сила :

Н = w_y = 40

сила кинетического трения :

f_k = мк_k N = (0,4)(40) = 16

Результирующая сила, действующая на наклонную плоскость:

ΣF = F – w_x - е_k = 71 – 30 – 16 = 25 Ньютонов

Ускорение объекта

Ускорение объекта рассчитывается по формуле второго закона Ньютона:

a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 м/с²

Правильный ответ — Е.

5.
Посмотрите на картинку! Блок изначально находится в состоянии покоя, затем его тянут. сила F, направленная вверх и параллельная наклонной плоскости.Масса блока составляет 8 кг, коэффициент трения равен µ._s = 0,5 и θ = 45^oДля того чтобы блок двигался вверх, сила F должна быть…

A. 40 N
B. 60 N
C. 60√2 N
D. 80 N
Е. 80√2 Н

Обсуждение
Известен :
Коэффициент статическое трение (мк_s) = 0,5
Угол (θ) = 45^o
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²²
Масса блока (m) = 8 килограммов
Вес блока (w) = mg = (8 кг)(10 м/с²)²) = 80 кг м/с² = 80 Ньютон
Задан вопрос Величина силы F, при которой блок будет двигаться вверх.
Джаваб :

Правый блок поднимется вверх, если F ≥ w_x + f_s.
Компонент силы тяжести, параллельный наклонной плоскости. :
w_x = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
Компонент силы тяжести, перпендикулярный наклонной плоскости. :
w_y = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
Нормальная сила :
Н = w_y = 40√2
Сила статического трения :
f_s = мк_s N = (0,5)(40√2) = 20√2
Величина силы F, при которой блок будет двигаться вверх. :
F ≥ w_x + f_s
F ≥ 40√2 + 20
F ≥ 60√2 Ньютона
Правильный ответ — C.

6.
Блок массой 8 кг помещен на шероховатую наклонную плоскость, как показано на рисунке ниже. Минимальная внешняя сила, необходимая для предотвращения соскальзывания блока вниз, составляет… (sin 37)^o = 0,6, cos 37^o = 0,8, g = 10 мс^-2, µ_k = 0,1)

A. 6,4 N
B. 4,6 N
C. 48,5 N
D. 54,4 N
В. 68,8 С

Обсуждение
Известен :
Масса блока (m) = 8 кг
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²²
Вес блока (w) = мг = (8)(10) = 80 Ньютонов
Грех 37^o = 0,6
Кос 37^o = 0,8
Коэффициент кинетического трения (µ)_k) = 0,1
Задан вопрос Минимальная внешняя сила (F), удерживающая блок, чтобы он не соскользнул вниз.
Джаваб :
Блок не соскользнет вниз, если Ф = ж_x
Компонент силы тяжести, параллельный наклонной плоскости. :
w_x = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48
f_k = мк_k N = (0,1)(64) = 6,4
Минимальная сила F, при которой блок не соскользнет вниз. :
Ф + ф_k - в_x = 0
Ф = ж_x - е_k = 48 – 6,4 = 41,6 Ньютонов

7.
Объект массой 5,0 кг тянется веревкой вверх по шероховатой наклонной плоскости силой 71 Н (g = 10 м/с²).^-2, sin 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Если коэффициент трения между объектом и плоскостью равен 0,4, то ускорение, испытываемое объектом, равно…
А. 0,5 мс^-2
Б. 2 мс^-2
С. 2,5 мс^-2
Д. 3 мс^-2
Е. 5 мс^-2
Обсуждение
Известен :
Масса объекта (m) = 5 кг
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²²
Вес объекта (w) = мг = (5)(10) = 50 Ньютонов
Сила F = 71 Ньютон
Грех 37^o = 0,6
Кос 37^o = 0,8
Коэффициент трения = 0,4
Задан вопрос Ускорение объекта (а)
Джаваб :
Результирующая сила
Сначала рассчитайте результирующую силу, действующую на объект.
Компонент силы тяжести, параллельный наклонной плоскости. :
w_x = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30
Компонент силы тяжести, перпендикулярный наклонной плоскости. :
w_y = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40
Нормальная сила :
Н = w_y = 40
сила кинетического трения :
f_k = мк_k N = (0,4)(40) = 16
Результирующая сила, действующая на наклонную плоскость:
∑F = F – w_x - е_k = 71 – 30 – 16 = 25 Ньютонов
Ускорение объекта
Ускорение объекта рассчитывается по формуле второго закона Ньютона:
a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 м/с²
Правильный ответ — Е.

8. Посмотрите на картинку! Блок изначально находится в состоянии покоя, затем его тянут вверх с силой F параллельно наклонной плоскости. Масса блока составляет 2 кг, коэффициент статического трения = 0,3, а угол наклона = 45°.^oДля того чтобы блок двигался вверх, сила F должна быть равна… g = 10 м/с²²

Обсуждение
Известно, что:
м = 2 кг, g = 10 м/с²², = 45^o, мк_s = 0,3
Вопрос: Для того чтобы блок переместился строго вверх, какова величина силы F?
Джаваб:

Информация: F = сила натяжения, w = сила тяжести, w_x = составляющая веса блока, параллельная поверхности наклонной плоскости, w_y = составляющая веса блока, перпендикулярная поверхности наклонной плоскости, Н = нормальная сила, f_s = сила статического трения.

В задании известен коэффициент статического трения, это означает, что поверхность наклонной плоскости шероховатая, поэтому существует сила трения, которая препятствует движению блока.
Для того чтобы блок двигался вверх, сила F должна быть равна w._x + ф_sОбъект движется вверх, когда F больше w._x + ф_s.

w = mg = (2)(10) = 20 Ньютонов
w_x = w sin 45^o = (20)(½ √2) = 10√2 Ньютонов
w_y = w cos 45^o = (20)(½√2) = 10√2 Ньютонов
Н = w_y = 10√2
f_s = мк_s Н = (0,3)(10√2) = 3√2 Ньютонов

Таким образом, блок переместится вверх:
Ф = ж_x + ф_s = 10√2 + 3√2 = 13√2 Ньютонов
Правильный ответ — C.

9. Объект массой 2 кг помещен на наклонную плоскость, как показано на рисунке ниже. Если коэффициент статического трения между блоком и наклонной плоскостью равен 0,2√3 и g = 10 мс^-2Тогда результирующая сила, приводящая объект в движение, равна...

Обсуждение
Известно, что:
м = 2 кг, g = 10 м/с²², = 30^o, мк_s = 0,2√3
Вопрос: Какова результирующая сила, которая приводит объект в движение?

Джаваб:

Трение всегда препятствует движению объекта, поэтому направление силы трения изображается противоположным направлению движения объекта. Предполагается, что объект движется вниз, поэтому сила трения изображается направленной вверх. Предполагается, что объект движется вниз, потому что нет силы, тянущей его вверх.
w = mg = (2)(10) = 20 Ньютонов
w_x = w sin 30^o = (20)( ½ ) = 10 Ньютонов
w_y = w cos 30^o = (20)( ½ √3) = 10√3 Ньютонов
Н = w_y = 10√3 Ньютона
f_s = мк_s Н = (0,2√3)(10√3) = (2)(3) = 6 Ньютонов
Результирующая сила, приводящая объект в движение, равна:
Ф = ж_x - е_s = 10 – 6 = 4 Ньютонов
w_x больше f_s Таким образом, объект движется вниз, в направлении w._x.
Правильный ответ — А.

Источник вопроса:

Вопросы по физике для национального экзамена в старших классах средней школы/профессионального училища.