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defis 1 : physique - le double plan incliné (dynamique) deux blocs, \\(…

Question

defis 1 : physique - le double plan incliné (dynamique)

deux blocs, \\(m_1 = 3,0\text{ kg}\\) et \\(m_2 = 5,0\text{ kg}\\), sont reliés par une corde idéale passant par une poulie sans friction.

  • \\(m_1\\) est placé sur un plan incliné à \\(30^\circ\\) (vers la gauche).
  • \\(m_2\\) est placé sur un plan incliné à \\(45^\circ\\) (vers la droite).

le coefficient de friction cinétique est le même pour les deux plans : \\(\mu_k = 0,15\\). le système se déplace vers la droite (\\(m_2\\) descend). (prendre \\(g = 9,8\text{ m/s}^2\\))

question :

  1. dessinez les diagrammes de corps franc (free body diagram) pour chaque bloc.
  2. écrivez les équations de mouvement pour \\(m_1\\) et \\(m_2\\).
  3. calculez laccélération (a) du système (arrondie à 2 décimales).

Explanation:

Identify given parameters and coordinate systems

$$ LATEXBLOCK0 $$

Formulate equations of motion for each block

$$ LATEXBLOCK1 $$

Solve for the system acceleration

$$ LATEXBLOCK2 $$

Answer:

Question 1

  • Free Body Diagram for \(m_1\) (moving up the incline to the right):
  • Tension force \(\vec{T}\) pointing up the incline (parallel to the surface, towards the peak).
  • Gravity force \(\vec{F}_{g1} = m_1\vec{g}\) pointing vertically downwards.
  • Normal force \(\vec{N}_1\) pointing perpendicular to and away from the incline surface.
  • Kinetic friction force \(\vec{f}_{k1}\) pointing down the incline (opposite to the direction of motion).
  • Free Body Diagram for \(m_2\) (moving down the incline to the right):
  • Tension force \(\vec{T}\) pointing up the incline (parallel to the surface, towards the peak).
  • Gravity force \(\vec{F}_{g2} = m_2\vec{g}\) pointing vertically downwards.
  • Normal force \(\vec{N}_2\) pointing perpendicular to and away from the incline surface.
  • Kinetic friction force \(\vec{f}_{k2}\) pointing up the incline (opposite to the direction of motion).

Question 2

  • For \(m_1\):
$$T - m_1 g \sin(30^\circ) - \mu_k m_1 g \cos(30^\circ) = m_1 a$$
  • For \(m_2\):
$$m_2 g \sin(45^\circ) - T - \mu_k m_2 g \cos(45^\circ) = m_2 a$$

Question 3

$$a \approx 1.37\text{ m/s}^2$$