Question Number 27128 by NECx last updated on 02/Jan/18
$${A}\:{body}\:{resting}\:{on}\:{a}\:{rough} \\ $$$${horizontal}\:{plane}\:{require}\:{a}\:{pull}\:{of} \\ $$$$\mathrm{18}{N}\:{inclined}\:{at}\:\mathrm{30}°\:{to}\:{the}\:{plane} \\ $$$${first}\:{to}\:{move}\:{it}.{It}\:{was}\:{found} \\ $$$${that}\:{a}\:{push}\:{of}\:\mathrm{22}{N}\:{inclined}\:{at}\:\mathrm{30}° \\ $$$${to}\:{the}\:{plane}\:{just}\:{moved}\:{the}\:{body}. \\ $$$${Determine}\:{the}\:{weight}\:{and}\: \\ $$$${coefficient}\:{of}\:{friction}. \\ $$
Answered by mrW1 last updated on 02/Jan/18
$${Pull}:\:{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{1}} =\mu\left({mg}−{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{1}} \right)\:\:\:…\left({i}\right) \\ $$$${Push}:\:{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{2}} =\mu\left({mg}+{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} \right)\:\:\:\:…\left({ii}\right) \\ $$$$\left({i}\right)/\left({ii}\right): \\ $$$$\Rightarrow\frac{{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{1}} }{{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{2}} }=\frac{{mg}−{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{1}} }{{mg}+{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} } \\ $$$$\Rightarrow\frac{{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{1}} }{{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{2}} }=\frac{{mg}+{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} −{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{1}} −{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} }{{mg}+{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} } \\ $$$$\Rightarrow\frac{{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{1}} }{{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{2}} }=\mathrm{1}−\frac{{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{1}} +{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} }{{mg}+{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} } \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{1}−\frac{{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{1}} }{{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{2}} }=\frac{{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{1}} +{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} }{{mg}+{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} } \\ $$$$\Rightarrow{mg}=\frac{{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{1}} +{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} }{\mathrm{1}−\frac{{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{1}} }{{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{2}} }}−{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} \\ $$$$\Rightarrow{mg}={F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} \left(\frac{\mathrm{1}+\frac{{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{1}} }{{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} }}{\mathrm{1}−\frac{{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{1}} }{{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{2}} }}−\mathrm{1}\right) \\ $$$$\alpha_{\mathrm{1}} =\alpha_{\mathrm{2}} =\mathrm{30}° \\ $$$$\Rightarrow{mg}=\mathrm{22}×\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\frac{\mathrm{1}+\frac{\mathrm{18}}{\mathrm{22}}}{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{18}}{\mathrm{22}}}−\mathrm{1}\right)=\mathrm{11}×\mathrm{9}=\mathrm{99}\:{N} \\ $$$$ \\ $$$$\left({ii}\right)−\left({i}\right): \\ $$$${F}_{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{2}} −{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{1}} =\mu\left({F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} +{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{1}} \right) \\ $$$$\Rightarrow\mu=\frac{{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{2}} −{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\alpha_{\mathrm{1}} }{{F}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{2}} +{F}_{\mathrm{1}} \mathrm{sin}\:\alpha_{\mathrm{1}} } \\ $$$$\Rightarrow\mu=\frac{\mathrm{22}−\mathrm{18}}{\mathrm{22}+\mathrm{18}}×\frac{\mathrm{cos}\:\mathrm{30}°}{\mathrm{sin}\:\mathrm{30}°}=\frac{\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{10}}=\mathrm{0}.\mathrm{173} \\ $$
Commented by NECx last updated on 02/Jan/18
$${please}\:{can}\:{you}\:{post}\:{a}\:{diagram}\:{for} \\ $$$${better}\:{understanding}.\:{This}\:{is} \\ $$$${because}\:{I}\:{never}\:{knew}\:{that}\:{there} \\ $$$${was}\:{a}\:{difference}\:{between}\:{the}\:{reaction} \\ $$$${of}\:{forces}\:{when}\:{in}\:{a}\:{push}\:{and}\:{pull}. \\ $$
Commented by mrW1 last updated on 02/Jan/18
Commented by NECx last updated on 02/Jan/18
$${please}\:{the}\:{diagram}\:{you}\:{displayed} \\ $$$${is}\:{not}\:{showing}\:{please}\:{can}\:{you}\:{post} \\ $$$${it}\:{as}\:{a}\:{question}. \\ $$