Рассмотрим движение колесного вида транспорта (локомотив, автомобиль, велосипед и др.), в котором есть ведущие и ведомые колеса. Только благодаря наличию силы трения между ведущими колесами и дорогой (или рельсами) такой вид транспорта и может двигаться. И сила трения здесь есть движущая сила, которая совершает положительную работу. Если силы трения не будет здесь, то колеса будут вращаться «вхолостую», они будут скользить, а транспорт двигаться не сможет. Можно ли ездить на шинах со стертым протектором (на «лысых» шинах)? Будет ли двигаться по рельсам локомотив, если рельсы... смазать маслом? Такого проскальзывания стремятся избежать. И вот по какой причине. В точке соприкосновения ВЕДУЩЕГО колеса с поверхностью дороги мгновенная скорость этой точки направлена в сторону, противоположную направлению движения центра вращения колеса (оси). Не будь трения, колесо проскальзывало бы. Точка поверхности колеса, соприкасающаяся с дорогой, движется назад, и возникающая при этом сила трения и есть движущая сила, совершающая положительную работу. ВЕДОМОЕ колесо при отсутствии трения в месте соприкосновения с дорогой тоже проскальзывало бы (ну, и пусть!), но ось колеса уже движется в направлении движения всего транспорта, и поэтому сила трения здесь направлена в сторону, противоположную движению. Она совершает отрицательную работу. Локомотивы умышленно делают тяжелыми, чтобы увеличить силу трения, под колеса песок подсыпают с той же целью, потому что эта сила трения является движущей силой. Нарисуйте два колеса, ведущее и ведомое, изобразите векторы скорости, и увидите, как направлены силы трения, убедитесь, что причина вращения этих колес – разная.
m₁ = 300 г 0,300 кг
H₁ = 10 м
H₂ = H₁/2 = 5 м
m₂ = 10 г 0,010 кг
V₂ = 400 м/с
V - ?
1)
Скорость тела после того, как оно преодолеет путь H₂:
V₁ = √ (2·g·H₂) = √ (2·10·5) = 10 м/с
2)
Импульс тела:
p₁ = m₁·V₁ = 0,300·10 = 3 кг·м/с
3)
Импульс пули:
p₂ = m₂·V₂ = 0,010·400 = 4 кг·м/с
4)
По теореме Пифагора суммарный импульс (тело и застрявшая в нем пуля):
p = √ (p₁² + p₂²) = √ (3² + 4²) = 5 кг·м/с (1)
5)
Но, с другой стороны:
p = (m₁ + m₂)·V = 0,310·V (2)
6)
Приравнивая (2) и (1), получаем:
0,310·V = 5
V = 5/0,310 ≈ 16,6 м/с