Dane:
m = 250 kg
s = 5 m
μ = 0,4
α = 35°
g = 10
Niech oś x układu współrzędnych będzie miała kierunek równoległy do pochylni i będzie zwrócona w prawo, a oś y, prostopadła do osi x – będzie zwrócona w górę.
Przyjmijmy, że ładunek jest wciągany w prawo.
Aby ładunek poruszał się ruchem jednostajnym, z pierwszej zasady dynamiki, siła tarcia, siła ciężkości, siła reakcji podłoża i siła, z jaką ciągniemy ładunek, muszą się równoważyć.
Rozpiszmy siłę ciężkości na składowe:
Oś x:
Oś y:
więc:
Podstawiając drugą równość do pierwszej:
Następnie:
Z tablic trygonometrycznych:
co daje:
Odpowiedź: Praca wykonana przy transportowaniu ładunku wyniosła 11 266 J.
Zauważ, pierwsza zasada dynamiki mówi, że ciało nie porusza się, lub porusza się ruchem jednostajnym, gdy wypadkowa działających na nie sił wynosi zero. Na ładunek działa siła tarcia, siła, z jaką jest ona wciągana, siła ciężkości oraz siła reakcji podłoża. Zastanów się, jaki układ współrzędnych będzie dla Ciebie najwygodniejszy – w rozwiązaniu przyjęto, że oś x biegnie wzdłuż pochylni (czyli nie jest pozioma), a oś y jest do niej prostopadła. W przypadku takiego układu współrzędnych należy na składowe wzdłuż osi rozłożyć siłę ciężkości. Dodaj do siebie siły działające wzdłuż tej samej osi (zwróć uwagę na zwroty – gdy są przeciwne do zwrotu osi współrzędnych, należy siłę wziąć ze znakiem minus), ich suma wynosi zero. Z jednej z równości wyznacz siłę reakcji podłoża i wstaw ją do drugiego wyrażenia (siła tarcia to iloczyn wartości siły reakcji podłoża i współczynnika tarcia). Gdy wyliczysz wartość siły wciągającej ładunek, wstaw ją do wzoru na wartość pracy – jest to iloczyn siły, drogi i cosinusa kąta pomiędzy tymi wektorami (tutaj jest to 0 stopni, gdyż siła ma ten sam zwrot co przemieszczenie). Wartości sinusa i cosinusa dla kąta 35 stopni odczytaj z tablic trygonometrycznych.