برای حل این مسئله، به دو بخش مختلف سوال میپردازیم.
### (الف) تعیین تندی نهایی جسم:
در ابتدا انرژی جنبشی نهایی را محاسبه میکنیم. نیرو و جابجایی داده شده است. کار نیروی اصطکاک و نیروی کشش محاسبه میشود:
1. **محاسبه کار نیروی کشش**:
\[
W_{\text{کش}} = F \cdot d \cdot \cos \theta = 75 \times 10 \times 0.8
\]
\[
W_{\text{کش}} = 600 \ \text{ژول}
\]
2. **محاسبه کار نیروی اصطکاک**:
\[
W_{\text{اصطکاک}} = f_k \cdot d = 67 \times 10
\]
\[
W_{\text{اصطکاک}} = 670 \ \text{ژول}
\]
جمع این دو کار برابر خواهد بود:
\[
W_{\text{کل}} = W_{\text{کش}} - W_{\text{اصطکاک}} = 600 - 670 = -70 \ \text{ژول}
\]
براساس قانون کار و انرژی:
\[
\Delta KE = W_{\text{کل}}
\]
و از آنجا که انرژی جنبشی اولیه \( KE_{\text{اولیه}} = 0 \) است (چون جسم از سکون شروع میکند)، نتیجه میگیریم:
\[
\frac{1}{2} m v^2 = -70
\]
\[
v^2 = \frac{-140}{8} = -17.5
\]
تندی نمیتواند منفی یا موهومی باشد. بنابراین، امکانپذیر نیست که جسم به سرعت بیشتری دست یابد و باید مشکل دیگری در دادهها یا فرمولها جستجو شود.
### (ب) بدست آوردن نیروی \( F \) با فرض \( a = -0.75 \ \text{m/s}^2 \):
از دومین قانون نیوتن:
\[
F_{\text{خالص}} = ma + f_k
\]
با فرض شتاب منفی:
\[
-0.75 = \frac{F \cdot \cos 37^\circ - 67}{8}
\]
یعنی:
\[
F \cdot 0.8 - 67 = 8 \cdot (-0.75)
\]
\[
F \cdot 0.8 = 67 - 6 = 61
\]
در نهایت:
\[
F = \frac{61}{0.8} = 76.25 \ \text{نیوتن}
\]
به این ترتیب نیروی مورد نظر برابر با \( 76.25 \ \text{نیوتن} \) است.