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A block moves with a constant speed of to the right on a smooth surface where frictional forces are considered to be negligible. it passes through a rough section of the surface where friction is not negligible, and the coefficient of kinetic friction between the block and the rough section is . what is the change in the kinetic energy of the block as it passes through the rough section?


Question: A block moves with a constant speed of to the right on a smooth surface where frictional forces are considered to be negligible. it passes through a rough section of the surface where friction is not negligible, and the coefficient of kinetic friction between the block and the rough section is . what is the change in the kinetic energy of the block as it passes through the rough section?

In this blog post, we will explore a physics problem involving a block moving on a surface with varying friction. The problem is as follows:

A block moves with a constant speed of v to the right on a smooth surface where frictional forces are considered to be negligible. It passes through a rough section of the surface where friction is not negligible, and the coefficient of kinetic friction between the block and the rough section is μ. What is the change in the kinetic energy of the block as it passes through the rough section?


To solve this problem, we need to apply the work-energy theorem, which states that the net work done on an object is equal to the change in its kinetic energy. The net work done on the block is the sum of the work done by the normal force, the weight, and the friction force. Since the normal force and the weight are perpendicular to the displacement of the block, they do no work on it. The only force that does work on the block is the friction force, which is opposite to its displacement and has a magnitude of μmg, where m is the mass of the block and g is the gravitational acceleration. The work done by the friction force is negative, since it reduces the speed of the block.


Let us denote the length of the rough section by d. Then, the displacement of the block through the rough section is d to the right. The work done by the friction force on the block is given by:

W = F * d * cos(θ)

where θ is the angle between the force and the displacement vectors. Since they are in opposite directions, θ = 180° and cos(θ) = -1. Therefore,

W = -μmgd


By the work-energy theorem, this work is equal to the change in the kinetic energy of the block, which is given by:

ΔK = Kf - Ki


where Kf and Ki are the final and initial kinetic energies of the block, respectively. Since kinetic energy is proportional to speed squared, we have:

Kf = (1/2)mvf^2

Ki = (1/2)mv^2


where vf is the final speed of the block after passing through the rough section. Substituting these expressions into ΔK and equating it with W, we get:

-μmgd = (1/2)mvf^2 - (1/2)mv^2

Solving for vf, we get:

vf = sqrt(v^2 - 2μgd)


Therefore, the change in kinetic energy of the block is:

ΔK = (1/2)mvf^2 - (1/2)mv^2

= (1/2)m(v^2 - 2μgd) - (1/2)mv^2

= -μmgd


We can see that this result agrees with our earlier calculation using work. This shows that regardless of how we approach this problem, we get the same answer. The change in kinetic energy of the block is negative and equal to -μmgd, which means that it loses energy due to friction as it passes through the rough section.


We hope you enjoyed this blog post and learned something new about physics. Stay tuned for more interesting problems and solutions in future posts!

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