Какие сани скатятся с наклонной плоскости быстрее − с грузом или без груза? Почему?
Обозначим угол наклона плоскости через α.
Изобразим все силы, действующие на сани: сила тяжести , сила реакции опоры , сила трения , направленную противоположно скорости движения.
;
Запишем второй закон Ньютона в векторной форме:
;
Выберем Ось X параллельно и ось Y перпендикулярно наклонной плоскости. Спроецируем уравнение на координатные оси:
ось Y: 0 = N − mgcosα;
;
ось X:;
Решая систему этих уравнений получаем, что ускорение саней равно:
и не зависит от массы, а значит, оно не изменится при увеличении массы груза.
Если не изменяется ускорение, с которым сани скатываются с наклонной плоскости, значит не изменится и время спуска.
Ответ: Сани скатятся с наклонной плоскости за одинаковое время, т.к. ускорение саней не зависит от массы груза.