Processing math: 100%
Zadanie 5.3.2.3

 Zadanie 5.3.2.3

Drabina przy ścianie
Przy ścianie stoi oparta o nią pod kątem 70 do poziomu drabina o masie 15kg i długości 8m. Jak wysoko może na nią wejść człowiek o masie 80kg, aby nie obawiać się zsunięcia? Współczynnik tarcia o podłogę wynosi 0,2. Pomiń siłę tarcia pomiędzy ścianą i drabiną.

Informacja

Możesz zobaczyć odpowiedź klikając w przycisk "Odpowiedź" lub sprawdzać kolejne etapy rozwiązania, wybierając prawidłowe odpowiedzi. W rozwiązaniu znajdziesz wskazówki, obliczenia i objaśnienia.

Dane i szukane

Dane:
- kąt oparcia drabiny α=70,
- masa drabiny m=15kg,
- długość drabiny l=8m,
- masa człowieka M=80kg,
- współczynnik tarcia μ=0,2.

Szukane:
- wysokość, na jaką może wejść człowiek, aby nie obawiać się zsunięcia x.

Odpowiedź

Wysokość, na jaką może wejść człowiek, aby nie obawiać się zsunięcia wynosi x=4,5m.

Polecenie

Wyznacz wysokość, na jaką może wejść człowiek, aby nie obawiać się zsunięcia. Wybierz jedną prawidłową wartość, spośród czterech przedstawionych poniżej.

Wybór 1 z 4

x=7,5m

Odpowiedź nieprawidłowa

Wybór 2 z 4

x=5,5m

Odpowiedź nieprawidłowa

Wybór 3 z 4

x=4,5m

Odpowiedź prawidłowa

Wybór 4 z 4

x=2,5m

Odpowiedź nieprawidłowa

Rozwiązanie

Warunkiem bezpiecznego wejścia na drabinę jest jej stabilność, toteż brak ruchu, czyli wartość przyspieszenia zarówno postępowego jak i kątowego.

Rysunek


Na podstawie drugiej zasady dynamiki odpowiednio:
- dla ruchu postępowego ma=0,
- dla ruchu obrotowego Iε=0.

Dla sił można ten warunek rozpisać na składowe w kierunku równoległym do podłoża RT=0 oraz prostopadłym NmgMg=0. Podstawiając za T=μN, otrzymujemy

RμN=0,

następnie podstawiamy za N wartość N=mg+Mg i mamy

Rμ(m+M)g=0

R=μ(m+M)g

Warunek dla momentów sił napiszemy po wyborze punktu odniesienia. Najlepiej jest wybrać punkt, w którym zaczepiona jest największa liczba sił, bądź siła, której wartość jest trudna do określenia. Proponuje punkt oparcia drabiny o podłogę, wówczas
lRsinαmgl2cosαMgxcosα=0

Dzieląc obustronnie przez cosα i podstawiając wielkość R, mamy

lμ(m+M)gtgαmgl2=Mgx

x=lμ(m+M)tgα12mM

x=80,2(15+80)tg70121580

x=4,5m

Odpowiedź

Wysokość, na jaką może wejść człowiek, aby nie obawiać się zsunięcia wynosi x=4,5m.