Το σώμα και η σανίδα

Μια σανίδα μήκους L=4m ηρεμεί σε λείο οριζόντιο επίπεδο σε επαφή με κατακόρυφο τοίχο. Πάνω της ηρεμεί ένα σώμα Σ μάζας m=1kg στο αριστερό άκρο της, όπως στο σχήμα. Σε μια στιγμή τραβάμε το σώμα Σ ασκώντας του μια σταθερή οριζόντια δύναμη μέτρου F=6,5Ν, αλλά για να μην παρασυρθεί η σανίδα και να παραμείνει σε επαφή με τον τοίχο, της ασκούμε οριζόντια δύναμη F₁. Το αποτέλεσμα είναι το σώμα Σ να εγκαταλείψει τη σανίδα με ταχύτητα υ₁=2m/s.

i)  Να κάνετε δυο σχήματα, όπου στο πρώτο να σχεδιάστε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα Σ και στο δεύτερο στη σανίδα. Να αναφέρετε τα ζευγάρια δράσης-αντίδρασης που εμφανίζονται.

ii) Να υπολογιστεί το μέτρο της τριβής που ασκήθηκε στο σώμα Σ κατά την κίνησή του.

iii) Να υπολογίσετε το ελάχιστο μέτρο της δύναμης F₁ που απαιτείται για να μην κινηθεί η σανίδα.

iv) Επαναλαμβάνουμε το πείραμα, ασκώντας στο σώμα Σ την ίδια δύναμη F, αλλά χωρίς να ασκούμε τη δύναμη F₁ για ακινητοποίηση της σανίδας. Το αποτέλεσμα είναι να κινηθεί και η σανίδα. Τη στιγμή που το σώμα Σ εγκαταλείπει τη σανίδα, από το δεξιό της άκρο, έχει ταχύτητα υ₂=3m/s. Για το παραπάνω χρονικό διάστημα, ζητούνται:

α)  Η μετατόπιση του σώματος Σ.

β)  Η αντίστοιχη μετατόπιση της σανίδας.

γ) Η ενέργεια η οποία μεταφέρεται στο σώμα Σ μέσω του έργου της δύναμης F και η ενέργεια που αφαιρέθηκε μέσω του έργου της τριβής από το Σ;

δ) Η ενέργεια η οποία μεταφέρεται από το σώμα Σ στη σανίδα και η μηχανική ενέργεια που μετατρέπεται σε θερμική στις τριβόμενες επιφάνειες των δύο σωμάτων.

Δίνεται g=10m/s².

Απάντηση:

ή

Το σώμα και η σανίδα