Шкив и наклонная рампа [закрыто]

Ящик массой 100 кг удерживается на рампе, поднимающейся под углом 30° над горизонталью. К ящику примыкает невесомый канат, образующий угол 22° над поверхностью пандуса. Коэффициенты трения между коробкой и поверхностью пандуса µk = 0,40 и µs = 0,60. Блок имеет массу 10 кг и радиус 10 см. Однако шкив не имеет трения.

А). Какой максимальный вес может иметь висящая масса, чтобы ящик оставался в покое?

Б). Система находится в покое с весом подвешенного груза, найденного в Части А, но пылинка ложится на вес подвешенного груза, делая систему неустойчивой. Чему равно ускорение ящика в момент начала движения?

См. схемувведите описание изображения здесь

Часть A) Вот как я устанавливаю свои уравнения:
Сила тяжести на блоке = (100)(9,8)sin(30) = 490
NF = 100cos(30) - Натяжение sin(22) = 50√3 - Натяжение sin(22)
Масса на рампе = Ma
Mb = Подвешенная масса = Напряжение-(Mb) (9,8) = 0

Суммарная сила на коробке = 0, уравнение сил =
Натяжение cos(22) - Mag gsin(30) - (Ma gcos(30) - Натяжение sin(22) )μ = 0

Затем я добавил Ma, g = 9,8 и μ = 0,60.
Затем, используя приведенное выше уравнение и уравнение висячей массы, которое я решил для Mb,
я получил
Mb = ~ 88 кг.

Часть B) Я довольно уверен в своем ответе на часть A.. но теперь не уверен, как именно решить часть B.
Я знаю, что радиус шкива составляет 10 см, а масса - 10 кг.

Мне нужно было найти уравнения для двух напряжений. Тем не менее, одна вещь, для которой мне пришлось сформировать новое уравнение (по крайней мере, я так думаю), это нормальная сила. Раньше я знал, что вертикальная составляющая нормальной силы будет просто равна 0, но теперь, поскольку она движется, она также может измениться.

Мое новое уравнение:
NF = 100gcos(30) - Напряжение sin(22) = Ma A
NF = 100gcos(30) - Напряжение
sin(22) - Ma A = 0
Я знаю, что мне нужно подставить это в исходное уравнение, поэтому Я могу использовать его для расчета силы трения:
Tension2*cos(22) - Magsin(30) - ( 100gcos(30) - Tension2*sin(22) - Ma A )μ = 0,
представь это уравнение в терминах Tension2, но Я должен оставить ускорение в терминах А.
Натяжение2 = 129А + 770.
Мое уравнение для напряжения1 было проще, просто:
Напряжение1 = Mb A - Mb A

Теперь я подставляю их в уравнение крутящего момента с учетом массы шкива и радиуса
Tnet = [Tension2 - Tension1]*radius = 0,5 mr^2 ∝

Теперь вот где появляются мои проблемы, у меня есть два неизвестных с A и Mb. Я должен представить, что цель Массы B состоит в том, что пылинка почти ничего не представляет, и смысл ее состоял в том, чтобы объяснить, что система будет в движении, и я должен просто объяснить это как ту же массу из раньше, но я не знаю. Любой совет по этому поводу был бы замечательным!

Дайте мне знать, если есть что-то, что я должен уточнить... заранее спасибо!

Ответы (1)

Диаграмма силы

Подобные задачи очень трудно решить без силовой диаграммы. Мы считаем, что все стационарно.

Теперь рассмотрим части системы по отдельности.

1. Шкив:

(1) Ф с + м Б г + Т "=" 0

Мы будем использовать его позже, чтобы определить Т .

2. Масса на склоне:

(2) Т + Ф Н + Ф Ф + м Б г "=" 0

3. Вся система:

(3) Ф с + Ф Н + Ф Ф + м Б г + м А г "=" 0

Теперь используйте ( 3 ) определить Ф с :

Σ Ф у "=" 0
Так:
(4) Ф с м Б г м А г + м А г потому что α м А мю г потому что α грех α "=" 0

(Примечание: β "=" 22 ° + 33 ° )

Как ( 4 ) содержит только известные, Ф с теперь можно определить.

Теперь применить Σ Ф у "=" 0 к ( 1 ) :

(5) Ф с м Б г Т грех β "=" 0
Это определяет Т .

Затем примените Σ Ф у "=" 0 к ( 2 ) :

(6) Т грех β м А г + м А мю г потому что α грех α "=" 0
Это определяет м А .

Что касается вашего второго вопроса, если м Б тогда слишком высоко ( 6 ) больше не соответствует действительности и становится:

(7) Т грех β м А г + м А г мю потому что α грех α "=" м А а грех α

Где а является ускорение.