Тема . Математика в физике

.02 Дифференциальные уравнения

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела математика в физике
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#92314

Брусок скользит по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью v0  и по касательной попадает в область, ограниченную забором в форме полуокружности (см. рисунок). Определить время, через которое брусок покинет эту область. Радиус забора     R  , коэффициент трения скольжения бруска о поверхность забора равен μ  . Трением бруска о горизонтальную поверхность пренебречь, размеры бруска много меньше R  .

PIC

(МФТИ)

Источники: МФТИ

Показать ответ и решение

Запишем второй закон Ньютона в проекциях на оси вдоль забора и перпендикулярно ему:

          dv-
Fтр = − m dt

Поскольку скорость уменьшается dv < 0  , нам удобнее работать с положительными дифференциалами, поэтому вынесем минус.

       v2-
N  = m  R

По закону Амонтона-Кулона:

                v2
Fтр = μN  = μm  ---
                R

Тогда:

    v2       dv
μm  ---= − m ---
    R        dt

  ∫ t         ∫ v
μ    dt = − R     dv-
   0           v0 v2

Найдем зависимость скорости от времени:

         ( 1      1 )
μt = − R   -- − ----
           v0   v(t)

v(t) = ---v0R----
       R +  μv0t

Распишем путь, пройденный бруском:

dS  = v(t)dt

∫              ∫
   πR            t    dt
     dS  = v0R     R-+-μv--t
  0             0         0

          (                     )
πR  = v0R   ln(R-+--μv0t)−  ln-R-
                 μv0        μv0

        (     μv t)
πμ =  ln   1 + --0--
               R

Тогда время, через которое брусок покинет область:

    -R-- πμ
t = μv (e   − 1)
      0
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!