👤

Narciarz o masie 60 kg zjechał ze stoku o długości 100 m i kącie nachylenia 30 stopni. Oblicz drogę jaką przebył narciarz na torze poziomym aż do zatrzymania, jeśli współczynnik tarcia na całym torze był równy 0,2. Pomiń opór powietrza.

Odpowiedź :

m = 60 kg

s = 100 m ; droga rozpędzania

α=30°

f=0,2

L=? droga hamowania.

Fn-siła rozpędzająca

Ft-siła tarcia

Fn=m*g*sin(α)

Ft=m*g*cos(α)*f

m*g*sin(α)-m*g*cos(α)*f=m*a

a=g*(sin(α)-f*cos(α))

a=3,21 m/s²

Prędkość końcowa zjazdu Vk, jednocześnie początkowa przy hamowaniu:

Vk=a*t

t=Vk/a

s=0,5*a*t²

s=0,5*(Vk/a)

2s=Vk/a

Vk=(2*s)/a

Vk=(2*s)/(g*(sin(α)-f*cos(α)))

Vk=(2*100)/(9,81*(0,5-0,2*0,8660))

Vk=62,38 m/s

Hamowanie:

m*a2=m*g*f

a2=g*f

Prędkość końcowa przy hamowaniu Vk2=0

Prędkość początkowa: Vk

Vk2=Vk-a2*th

Vk=a2*th

th=Vk/(g*f)

Droga hamowania swobodnego (tylko tarcie na powierzchni płaskiej) przez 31,98s:

L=Vk*th-0,5*a2*(th)²

L=Vk²/(g*f)-0,5*(Vk²/(g*f))

L=0,5*Vk²/(g*f)

L=0,5*((2*s)/(g*(sin(α)-f*cos(α))))²/(g*f)

L=0,5*((2*100)/(9,81*(0,5-0,2*0,8660)))²/(9,81*0,2)

L ≈ 991,84 m