Вариант 1, страница 28 - гдз по физике 10 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Самостоятельная работа № 8. Силы трения. Динамика. Механика - страница 28.

Условие.

Вариант 1

1. Деревянный брусок размерами $40 \times 15 \times 10$ см скользит по горизонтальной поверхности под действием силы $ ext{F}$. На какой грани бруска сила трения скольжения будет максимальной?

2. На покоящееся на столе тело массой $1 \text{ кг}$ действует горизонтальная сила $0,5 \text{ Н}$. Коэффициент трения составляет $0,1$. Определите силу трения, действующую на это тело. Чему равно ускорение тела?

Решение.

1. Сила трения скольжения вычисляется по формуле $F_{тр} = \mu N$, где $\mu$ — это коэффициент трения скольжения, а $\text{N}$ — сила нормальной реакции опоры.

Так как брусок движется по горизонтальной поверхности, сила нормальной реакции опоры $\text{N}$ по модулю равна силе тяжести $F_g = mg$, где $\text{m}$ — масса бруска, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Следовательно, $F_{тр} = \mu mg$.

В этой формуле коэффициент трения $\mu$ зависит только от материалов, из которых сделаны брусок и поверхность, а масса $\text{m}$ бруска — постоянная величина. Как видно из формулы, сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей.

Поэтому, на какой бы грани брусок ни скользил, сила трения будет оставаться неизменной.

Ответ: Сила трения скольжения будет одинаковой при скольжении на любой из граней.

2. Дано:
$m = 1$ кг
$F = 0,5$ Н
$\mu = 0,1$

Найти:
$F_{тр}$ - ?
$\text{a}$ - ?

Решение:
Сначала определим максимальную силу трения покоя, которая может действовать на тело. Она равна произведению коэффициента трения на силу нормальной реакции опоры: $F_{тр.пок.макс} = \mu N$.
Поскольку тело находится на горизонтальном столе, сила нормальной реакции опоры $\text{N}$ равна по модулю силе тяжести $mg$. Примем ускорение свободного падения $g \approx 9,8 \text{ м/с}^2$.
$N = mg = 1 \text{ кг} \cdot 9,8 \text{ м/с}^2 = 9,8$ Н.
Теперь можем рассчитать максимальную силу трения покоя:
$F_{тр.пок.макс} = 0,1 \cdot 9,8 \text{ Н} = 0,98$ Н.
Сравним приложенную к телу горизонтальную силу $\text{F}$ с максимальной силой трения покоя $F_{тр.пок.макс}$:
$F = 0,5$ Н, а $F_{тр.пок.макс} = 0,98$ Н.
Так как приложенная сила меньше максимальной силы трения покоя ($F < F_{тр.пок.макс}$), тело не начнет движение и останется в состоянии покоя.
В этом случае действующая на тело сила трения (сила трения покоя) будет равна по модулю приложенной силе и направлена в противоположную сторону.
$F_{тр} = F = 0,5$ Н.
Поскольку тело остается в покое, его скорость не изменяется, а значит, его ускорение равно нулю.
$a = 0 \text{ м/с}^2$.

Ответ: Сила трения, действующая на тело, равна $0,5$ Н; ускорение тела равно $0 \text{ м/с}^2$.