Для визначення прискорення руху вантажу, спочатку потрібно визначити силу, що діє на нього.
Визначимо силу тяжіння, яка дорівнює масі вантажу, помноженій на прискорення вільного падіння (9,8 м/с²):
Fтяж = m * g
Fтяж = 0,5 т * 9,8 м/с²
Fтяж = 4,9 кН
Розглянемо сили, які впливають на вантаж. Перше - сила тяжіння (Fтяж), яка спрямована вертикально вниз. Друге - сила, що виникає через жорсткість тросу (Fжорсткість), яка спрямована вертикально вгору. І третє - горизонтальна сила тертя (Fтертя), яка спрямована протилежно напрямку руху.
Розглянемо силу, що виникає через жорсткість тросу. Залежність між силою жорсткості тросу (Fжорсткість) і видовженням тросу (Δl) описується законом Гука:
Fжорсткість = k * Δl,
де k - коефіцієнт жорсткості тросу, Δl - видовження тросу.
Перетворимо видовження тросу в одиниці метра:
Δl = 22 мм = 0,022 м
Тоді:
Fжорсткість = 12 кН/м * 0,022 м
Fжорсткість = 0,264 кН
Знайдемо силу тертя, використовуючи коефіцієнт тертя (μ) і силу нормального тиску (Fнорм):
Fтертя = μ * Fнорм.
Оскільки вантаж рухається по горизонталі, сила нормального тиску дорівнює силі тяжіння:
Fнорм = Fтяж = 4,9 кН.
Тоді:
Fтертя = 0,04 * 4,9 кН
Fтертя = 0,196 кН.
Застосуємо другий закон Ньютона для руху з прискоренням:
ΣF = m * a,
де ΣF - сума сил, m - маса, a - прискорення.
ΣF = Fжорсткість - Fтертя
= 0,264 кН - 0,196 кН
= 0,068 кН.
0,068 кН = 0,5 т * a,
a = 0,068 кН / 0,5 т
a = 0,136 м/с².
Таким чином, вантаж рухається з прискоренням 0,136 м/с².
