О движении колеса, но с ускорением
вверх:
Минимальный коэффициент трения для качения колеса по наклонной вверх.Решение. Колесо движется благодаря силе трения покоя
Ftn, и эта же сила сообщает ему (и автомобилю) ускорение. Сила трения покоя направлена в сторону движения колеса (рис. 1).
Автомобиль без тормозов и силы тяги (не газуя) будет двигаться вниз с ускорением
a0 =
g⋅sin α,
a0 = 5 м/c
2. По условию автомобиль должен двигаться с ускорением
a > a0, следовательно, должен быть включен двигатель (сила тяги, которая является силой трения покоя, должна быть направлена вниз).
На колеса автомобиля действуют сила тяжести (
m⋅g), сила реакции опоры (
N), сила трения покоя (
Ftn) (рис. 2). Распишем второй закон Ньютона в проекциях на оси:
0Х: m⋅a = Ftn + m⋅g⋅sin α, (1)
0Y: 0 = N – m⋅g⋅cos α, (2)
где
Ftn ≤ μ⋅
N, N = m⋅g⋅cos α — из уравнения (2). Тогда уравнение (1) примет вид
m⋅a ≤ μ⋅m⋅g⋅cos α + m⋅g⋅sin α,
\[ {\rm \mu }\ge \frac{a-g\cdot {\rm sin\; }\alpha }{g\cdot {\rm cos\; }\alpha }, \; \; \; {\rm \mu }_{{\rm min}} =\frac{a-g\cdot {\rm sin\; }\alpha }{g\cdot {\rm cos\; }\alpha }, \]
μ
min = 0,12 (
g = 10 м/с
2).