На тело массой 1 кг, вначале покоившееся на горизонтальной плоскости, в течение 2 с действует горизонтальная сила F = 4 Н. Коэффициент трения тела о плоскость = 0,1. Какое расстояние пройдет тело за время действия силы? 1) 4 м 2) 6 м 3) 9 м 4) 12 м 5) 15 м
Нужно полное решение с ДАНО

Дано:

m = 1 кг

t = 2 c

F = 4 Н

μ = 0,1

g = 10 м/с²

v0 = 0 м/с

s - ?

Решим задачу с энергетического подхода. Для начала запишем уравнение динамики. На тело действуют горизонтальная сила тяги F и сила трения Fтр, которые противоположны по направлению. Равнодействующая направлена туда же, куда и ускоряющая сила тяги F:

F + (-Fтр) = ma

F - Fтр = ma (1)

Выразим ускорение через кинематическую формулу скорости:

а = (v - v0)/t - учитывая, что начальная скорость равна нулю (тело покоилось), будет:

а = v/t - подставим в (1):

F - Fтр = mv/t - выразим скорость v и найдём её, учитывая, что Fтр = μmg:

v = (F - Fтр)*t/m = (F - μmg)*t/m = (4 - 0,1*1*10)*2/1 = (4 - 1)*2 = 6 м/с

Теперь применим теорему об изменении кинетической энергии, которая гласит о том, что сумма работ внешних сил, действующих на тело, равна изменению кинетической энергии тела:

S(A) = dEk = Ek2 - Ek1 (2)

Работа силы тяги и силы трения:

А(F) = F*s

А(-Fтр) = -μmg*s

Изменение кинетической энергии равно:

Ek2 - Ek1 = mv²/2 - mv0²/2 = mv²/2 - 0 = mv²/2

Тогда, согласно (2):

A(F) + A(-Fтр) = Ek2

F*s + (-μmg*s) = mv²/2

s*(F - μmg) = mv²/2

s = mv²/(2*(F - μmg)) = 1*6²/(2*(4 - 0,1*1*10)) = 36/6 = 6 м

ответ: 6 м.