Вопрос задан 12.02.2026 в 17:58. Предмет Физика. Спрашивает Юхимець Роман.

Горизонтально направленная сила 100 Н удерживает на наклонной плоскости тело. Какую максимальную массу может иметь тело, если угол наклона плоскости равен 45 градусов, а коэффициент трения 0,5?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Иринка Иринка.

Рассмотрим тело на наклонной плоскости с углом θ=45\theta = 45^\circ. На него действует горизонтальная сила F=100 НF=100\ \text{Н}, которая удерживает тело от соскальзывания. Коэффициент трения μ=0,5\mu = 0{,}5.

Будем считать, что плоскость поднимается вправо, и сила FF приложена горизонтально вправо (то есть она имеет составляющую вверх по плоскости и одновременно прижимает тело к плоскости). Тогда трение при угрозе соскальзывания вниз действует вверх по плоскости.

1) Разложим горизонтальную силу по направлениям “вдоль плоскости” и “перпендикулярно плоскости”

Угол между направлением плоскости и горизонталью равен θ\theta, значит:

  • Составляющая силы вдоль плоскости (вверх по наклонной):

F=FcosθF_{\parallel} = F\cos\theta
  • Составляющая силы перпендикулярно плоскости (внутрь плоскости, прижимает):

F=FsinθF_{\perp} = F\sin\theta

2) Нормальная реакция опоры

Нормальная сила NN создаётся двумя “прижимающими” компонентами: от веса и от горизонтальной силы:

N=mgcosθ+FsinθN = mg\cos\theta + F\sin\theta

3) Максимальная сила трения

При предельном равновесии:

fmax=μN=μ(mgcosθ+Fsinθ)f_{\max} = \mu N = \mu\bigl(mg\cos\theta + F\sin\theta\bigr)

4) Условие удержания от соскальзывания вниз

Вниз по плоскости тянет компонента веса:

mgsinθmg\sin\theta

Удерживают вверх по плоскости: FcosθF\cos\theta и трение fmaxf_{\max}. На грани срыва:

mgsinθ=Fcosθ+μ(mgcosθ+Fsinθ)mg\sin\theta = F\cos\theta + \mu\bigl(mg\cos\theta + F\sin\theta\bigr)

Раскроем скобки и соберём члены с mm:

mgsinθ=Fcosθ+μmgcosθ+μFsinθmg\sin\theta = F\cos\theta + \mu mg\cos\theta + \mu F\sin\theta mg(sinθμcosθ)=F(cosθ+μsinθ)mg(\sin\theta - \mu\cos\theta) = F(\cos\theta + \mu\sin\theta) m=F(cosθ+μsinθ)g(sinθμcosθ)m = \frac{F(\cos\theta + \mu\sin\theta)}{g(\sin\theta - \mu\cos\theta)}

5) Подставим числа (θ=45\theta=45^\circ, sin45=cos45=22\sin45^\circ=\cos45^\circ=\frac{\sqrt2}{2})

Так как sinθ=cosθ\sin\theta=\cos\theta, удобно вынести 22\frac{\sqrt2}{2}:

Числитель:

F(cosθ+μsinθ)=F22(1+μ)F(\cos\theta + \mu\sin\theta)=F\cdot \frac{\sqrt2}{2}(1+\mu)

Знаменатель:

g(sinθμcosθ)=g22(1μ)g(\sin\theta - \mu\cos\theta)=g\cdot \frac{\sqrt2}{2}(1-\mu)

Сокращаем 22\frac{\sqrt2}{2}:

m=F(1+μ)g(1μ)m = \frac{F(1+\mu)}{g(1-\mu)}

Подставим F=100 НF=100\ \text{Н}, μ=0,5\mu=0{,}5:

m=100(1+0,5)g(10,5)=1001,5g0,5=1500,5g=300gm=\frac{100(1+0{,}5)}{g(1-0{,}5)}=\frac{100\cdot 1{,}5}{g\cdot 0{,}5}=\frac{150}{0{,}5g}=\frac{300}{g}

Если взять g=9,8 м/с2g=9{,}8\ \text{м/с}^2:

m3009,830,6 кгm \approx \frac{300}{9{,}8}\approx 30{,}6\ \text{кг}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Физика 20.01.2025 23:37 1393 Пряничников Александр

Последние заданные вопросы в категории Физика

Физика 12.02.2026 18:47 11 Макарова Ангелина
Задать вопрос