Лыжник съезжает с горы, составляющей угол 60° с горизонтом. Пройденный путь определяется выражением S = 3,5t^2. Найдите коэффициент трения лыж о снег.
от

1 Ответ

Дано:  
- Угол наклона горы (α) = 60°  
- Пройденный путь (S) = 3,5t²  

Найти:  
- Коэффициент трения (μ).  

Решение:  
1. Определим ускорение лыжника (a) из выражения для пути:

S = 3,5t².

Ускорение можно найти по формуле S = ut + (at²)/2. Поскольку начальная скорость u = 0, то:

S = (at²)/2.

Сравнив обе формулы, мы получаем:

3,5t² = (at²)/2.

Таким образом, a = 7 м/с².

2. Найдем силу тяжести (Fg), действующую на лыжника:

Fg = m * g, где g = 9,81 м/с².

3. Разложим силу тяжести на компоненты:

- Компонента силы, направленная вдоль плоскости (Fg,п):

Fg,п = Fg * sin(α) = mg * sin(60°).

- Компонента силы, действующая перпендикулярно к поверхности (N):

N = Fg * cos(α) = mg * cos(60°).

4. Теперь подставим значения:

sin(60°) = √3 / 2 ≈ 0,866,  
cos(60°) = 1/2 = 0,5.

Таким образом:

Fg,п = mg * 0,866,  
N = mg * 0,5.

5. Запишем уравнение движения лыжника:

Fg,п - Fтр = ma, где Fтр = μN - сила трения.

6. Подставим значения:

mg * 0,866 - μ(mg * 0,5) = ma.

7. Упростим уравнение:

m * g * 0,866 - μ(m * g * 0,5) = m * a.

8. Сократим m (если m ≠ 0):

g * 0,866 - μ(g * 0,5) = a.

Теперь подставим g = 9,81 м/с² и a = 7 м/с²:

9,81 * 0,866 - μ(9,81 * 0,5) = 7.

9. Посчитаем:

9,81 * 0,866 ≈ 8,51.

Таким образом:

8,51 - μ(4,905) = 7.

10. Преобразуем уравнение:

μ(4,905) = 8,51 - 7 = 1,51.

Отсюда:

μ = 1,51 / 4,905 ≈ 0,307.

Ответ:  
Коэффициент трения лыж о снег составляет примерно 0,307.
от