ID: 00007827
Какой путь пройдет машина на горизонтальном участке дороги после выключения двигателя, если коэффициент трения составляет 0,2, а скорость движения машины 72 $км/ч$?
Источник: ФИПИ
$\mu = 0{,}2$, $v_0 = 72 \text{ км/ч} = 20 \text{ м/с}$, $v = 0$
$S$ — ?
После выключения двигателя на машину действуют три силы: сила тяжести $mg$ вниз, нормальная реакция опоры $N$ вверх и сила трения скольжения $F_{тр}$ против движения (влево).
Второй закон Ньютона по вертикальной оси ($y$):
$$N - mg = 0 \quad \Rightarrow \quad N = mg$$
Сила трения скольжения:
$$F_{тр} = \mu N = \mu mg$$
Второй закон Ньютона по горизонтальной оси ($x$):
$$-F_{тр} = ma \quad \Rightarrow \quad a = -\mu g$$
Из кинематики: зависимость скорости от времени:
$$v = v_0 + at \quad \Rightarrow \quad 0 = v_0 - \mu g t \quad \Rightarrow \quad t = \frac{v_0}{\mu g}$$
Координата тела от времени:
$$x = v_0 t + \frac{at^2}{2} = v_0 \cdot \frac{v_0}{\mu g} - \frac{\mu g}{2} \cdot \frac{v_0^2}{\mu^2 g^2} = \frac{v_0^2}{\mu g} - \frac{v_0^2}{2\mu g} = \frac{v_0^2}{2\mu g}$$
Подставляем числа:
$$S = \frac{v_0^2}{2\mu g} = \frac{20^2}{2 \cdot 0{,}2 \cdot 10} = \frac{400}{4} = 100 \text{ м}$$
100