Для решения этой задачи начнем с анализа сил, действующих на брусок. Брусок находится под действием трех сил: силы тяжести ( mg ), нормальной силы реакции опоры ( N ) и приложенной силы ( F ), направленной под углом ( 45^\circ ) к горизонту.
Разложение силы ( F ) на компоненты:
- Горизонтальная компонента силы ( F_x = F \cos 45^\circ = 40 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 20\sqrt{2} ) Н.
- Вертикальная компонента силы ( F_y = F \sin 45^\circ = 20\sqrt{2} ) Н.
Сила тяжести и нормальная сила:
- Сила тяжести ( mg = 5 \cdot 9.8 = 49 ) Н.
- Нормальная сила ( N = mg - F_y = 49 - 20\sqrt{2} ) Н. Используем это значение для расчета силы трения.
Сила трения:
- Сила трения ( f = \mu N = 0.5 \cdot (49 - 20\sqrt{2}) ) Н.
Чистая горизонтальная сила и ускорение:
- Чистая горизонтальная сила ( F_{\text{net}} = F_x - f ).
- Сначала вычислим ( f ): ( f = 0.5 \cdot (49 - 20\sqrt{2}) \approx 0.5 \cdot (49 - 28.28) \approx 0.5 \cdot 20.72 \approx 10.36 ) Н.
- Теперь ( F_{\text{net}} = 20\sqrt{2} - 10.36 \approx 28.28 - 10.36 \approx 17.92 ) Н.
- Ускорение ( a = \frac{F_{\text{net}}}{m} = \frac{17.92}{5} \approx 3.584 \text{ м/с}^2 ).
Скорость бруска через 10 секунд:
- Скорость ( v = at = 3.584 \cdot 10 = 35.84 \text{ м/с} ).
К сожалению, я не могу создать рисунок напрямую, но вы можете представить себе горизонтальную поверхность, на которую действует брусок, а на него направлена сила ( F ) под углом ( 45^\circ ) к горизонтали. Компоненты силы ( F_x ) и ( F_y ), а также сила тяжести ( mg ) и нормальная сила ( N ) также могут быть изображены на этом рисунке.