Сила под углом к горизонтальной поверхности: конечная скорость с использованием теоремы об измене...

Если на блок действует сила, направленная вниз под углом, мы вычисляем конечную скорость блока, применяя теорему работы и энергии. 🧠 Доступ к полным курсам перевернутой физики с видеолекциями и примерами на https://www.zakslabphysics.com/ Мы начинаем с полной диаграммы сил для блока и особо отмечаем, что нормальная сила здесь не равна mg! Направленная вниз составляющая приложенной силы добавляется к весу блока, поэтому нормальная сила должна уравновешивать ОБЕ эти силы, и в результате нормальная сила больше mg. После построения полной диаграммы сил для блока мы вычисляем нормальную силу. Она равна F_y + mg, поскольку должна уравновешивать силы в перпендикулярном направлении, чтобы обеспечить контакт блока с полом. Далее мы вычисляем силу трения, действующую на блок. Когда блок скользит по ровной поверхности вправо, кинетическое трение противодействует направлению скольжения и направлено влево. Сила кинетического трения задается формулой μ_k*n, и мы подставляем значение нормальной силы, чтобы получить величину силы трения. Далее мы вычисляем работу, совершаемую приложенной силой, и работу, совершаемую силой трения. Чтобы получить работу, совершаемую приложенной силой, мы рассматриваем только горизонтальную составляющую, поскольку она параллельна перемещению блока. Чтобы получить работу, совершаемую силой трения, мы обязательно добавляем знак минус, поскольку сила трения направлена в противоположную сторону от направления перемещения. Мы также можем сказать, что это результат подстановки угла в 180 градусов в формулу работы F*Δx = Fcos(θ)*Δx. Наконец, мы завершаем подход, основанный на теореме о работе и энергии, говоря, что W_net = ΔK. Поскольку начальная кинетическая энергия равна нулю (блок начал движение из состояния покоя), чистая работа над блоком равна конечной кинетической энергии. Мы находим конечную скорость блока, толкаемого вниз под углом, и на этом всё! После нахождения конечной скорости с помощью теоремы о работе и энергии, мы отмечаем, что эту задачу можно также решить, используя второй закон Ньютона для нахождения ускорения, а затем, используя формулы одномерной кинематики, вычислить конечную скорость после заданного расстояния скольжения. Подход с использованием теоремы о работе и энергии полностью эквивалентен подходу с использованием силы и ускорения, поэтому это может быть хорошим способом проверить ваши ответы!