Номер 2, страница 170 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Физика, 10 класс Учебник, авторы: Грачев Александр Васильевич, Погожев Владимир Александрович, Салецкий Александр Михайлович, Боков Павел Юрьевич, издательство Просвещение, Москва, 2011, бирюзового цвета

Авторы: Грачев А. В., Погожев В. А., Салецкий А. М., Боков П. Ю.

Тип: Учебник

Серия: алгоритм успеха

Издательство: Просвещение

Год издания: 2011 - 2025

Уровень обучения: базовый и углублённый

Цвет обложки: бирюзовый изображена солнечная система со всеми планетами

ISBN: 978-5-09-091742-1

Популярные ГДЗ в 10 классе

Упражнения. Параграф 28. Импульс. Изменение импульса материальной точки. Глава 4. Законы сохранения в механике. Механика - номер 2, страница 170.

№2 (с. 170)
Условие. №2 (с. 170)
скриншот условия
Физика, 10 класс Учебник, авторы: Грачев Александр Васильевич, Погожев Владимир Александрович, Салецкий Александр Михайлович, Боков Павел Юрьевич, издательство Просвещение, Москва, 2011, бирюзового цвета, страница 170, номер 2, Условие

2. Мальчик толкает санки, на которых сидит его друг, по обледенелой горизонтальной дороге со скоростью, модуль которой равен $v = 20 \text{ км/ч}$. В некоторый момент мальчик перестаёт толкать санки, и они останавливаются после этого через $\tau = 2 \text{ с}$. Оцените коэффициент трения санок о дорогу. Решите задачу двумя способами: используя понятие импульса силы трения и законы Ньютона.

Решение. №2 (с. 170)

Дано:

Начальная скорость санок, $v = 20 \text{ км/ч}$

Время до полной остановки, $t = 2 \text{ с}$

Конечная скорость, $v_{кон} = 0 \text{ м/с}$

Перевод в систему СИ:

$v = 20 \frac{\text{км}}{\text{ч}} = 20 \cdot \frac{1000 \text{ м}}{3600 \text{ с}} = \frac{200}{36} \frac{\text{м}}{\text{с}} = \frac{50}{9} \frac{\text{м}}{\text{с}} \approx 5.56 \text{ м/с}$

Найти:

Коэффициент трения, $\mu$

Решение:

Рассмотрим движение санок с момента, когда мальчик перестал их толкать. В этот момент на санки в горизонтальном направлении действует только сила трения скольжения, направленная против движения. Так как в задаче требуется оценить коэффициент трения, примем ускорение свободного падения $g \approx 10 \text{ м/с}^2$.

используя понятие импульса силы трения

Воспользуемся законом изменения импульса тела. Изменение импульса системы «санки с другом» равно импульсу равнодействующей внешних сил, действующих на систему.

$\Delta \vec{p} = \vec{F}_{рез} \cdot t$

В проекции на горизонтальную ось, направленную по движению санок:

$\Delta p_x = F_{рез,x} \cdot t$

Изменение импульса равно $p_{кон} - p_{нач} = 0 - mv = -mv$. Равнодействующая сила в горизонтальном направлении — это сила трения, направленная против движения: $F_{рез,x} = -F_{тр}$.

$-mv = -F_{тр} \cdot t$

$mv = F_{тр} \cdot t$

Сила трения скольжения определяется по формуле $F_{тр} = \mu N$, где $N$ – сила нормальной реакции. На горизонтальной дороге сила нормальной реакции равна силе тяжести: $N = mg$. Таким образом, $F_{тр} = \mu mg$.

Подставим выражение для силы трения в уравнение импульса:

$mv = \mu mg t$

Масса $m$ сокращается, и мы можем выразить коэффициент трения $\mu$:

$v = \mu g t$

$\mu = \frac{v}{gt}$

Подставим числовые значения:

$\mu = \frac{50/9 \text{ м/с}}{10 \text{ м/с}^2 \cdot 2 \text{ с}} = \frac{50/9}{20} = \frac{50}{180} = \frac{5}{18} \approx 0.28$

Ответ: $\mu \approx 0.28$

используя законы Ньютона

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна произведению массы тела на его ускорение: $\vec{F}_{рез} = m\vec{a}$.

Спроецируем силы на оси координат. Ось $OX$ направим по движению санок, а ось $OY$ – перпендикулярно поверхности дороги вверх.

Проекция на ось $OX$: на санки действует только сила трения, направленная против движения, поэтому:

$-F_{тр} = ma$

Проекция на ось $OY$: на санки действуют сила тяжести $mg$ (вниз) и сила нормальной реакции $N$ (вверх). Вертикального движения нет, поэтому ускорение в этой проекции равно нулю.

$N - mg = 0 \implies N = mg$

Сила трения скольжения $F_{тр} = \mu N = \mu mg$.

Подставим это в уравнение для оси $OX$:

$-\mu mg = ma$

Сократив массу $m$, получим выражение для ускорения:

$a = -\mu g$

Знак «минус» указывает, что ускорение направлено против начальной скорости, то есть движение является равнозамедленным.

Воспользуемся кинематической формулой для скорости при равноускоренном движении:

$v_{кон} = v + at$

Так как санки останавливаются, $v_{кон} = 0$. Подставим выражение для ускорения:

$0 = v - \mu g t$

$v = \mu g t$

Отсюда выражаем коэффициент трения:

$\mu = \frac{v}{gt}$

Это та же формула, что и в первом способе. Расчет дает тот же результат:

$\mu = \frac{50/9 \text{ м/с}}{10 \text{ м/с}^2 \cdot 2 \text{ с}} = \frac{5}{18} \approx 0.28$

Ответ: $\mu \approx 0.28$

Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.

Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz

Присоединиться

Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 2 расположенного на странице 170 к учебнику серии алгоритм успеха 2011 года издания для учащихся школ и гимназий.

Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №2 (с. 170), авторов: Грачев (Александр Васильевич), Погожев (Владимир Александрович), Салецкий (Александр Михайлович), Боков (Павел Юрьевич), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.