Zadanie 3.1 — Dynamika · Matura 2023, poziom Rozszerzony

Klocek o masie $m$ porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym po powierzchni równi pochyłej z prędkością $\vec{v}$ pod górę. Ruch klocka opisujemy w układzie inercjalnym, w ziemskim polu grawitacyjnym. Przyjmij, że na ten klocek działają cztery siły:

${\vec{F}}_t$ – siła tarcia (pomiędzy klockiem a równią) działająca na klocek,  
${\vec{F}}_g$ – siła grawitacji działająca na klocek,
${\vec{F}}_r$ – siła reakcji równi działająca na klocek (siła nacisku równi na klocek),
$\vec{F}$ – siła, z jaką klocek jest ciągnięty w górę równi. Kierunek siły $\vec{F}$ jest wzdłuż powierzchni równi.

Na każdym diagramie 1.–3. narysowano dwie z czterech wymienionych sił działających na klocek: siłę tarcia ${\vec{F}}_t$ oraz siłę grawitacji ${\vec{F}}_g$. Długości wektorów odpowiadają wartościom tych sił, a długość boku kratki odpowiada umownej jednostce siły. Punkt $S$ na diagramach 1.–3. reprezentuje klocek. Na diagramie 1. pozostawiono widok klocka oraz równi.

Kąt nachylenia równi ma miarę $\alpha$. Współczynnik tarcia klocka o równię jest równy $\mu$.