Номер 8, страница 101, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава II. Динамика. Параграф 9. Силы трения - номер 8, страница 101.

Условие.

8. На столе находится брусок массой 1 кг. На рисунке 9.6 изображён график зависимости действующей на брусок силы трения $F_{тр}$ от приложенной к нему горизонтально направленной силы $\text{F}$.

а) Перенесите график в тетрадь и надпишите, какая часть графика соответствует силе трения скольжения, а какая — силе трения покоя.

б) Чему равен коэффициент трения между бруском и столом?

Рис. 9.6

Решение 2.

а) На графике зависимости силы трения $F_{тр}$ от приложенной горизонтальной силы $\text{F}$ можно выделить два характерных участка.
Первый участок, представляющий собой наклонную прямую линию, проходящую через начало координат до точки, где $F = 3 \text{ Н}$ и $F_{тр} = 3 \text{ Н}$, соответствует силе трения покоя. В этом диапазоне брусок находится в покое, и сила трения покоя уравновешивает приложенную силу, то есть $F_{тр} = F$.
Второй участок, представляющий собой горизонтальную прямую линию при $F > 3 \text{ Н}$, соответствует силе трения скольжения. Когда приложенная сила превышает максимальное значение силы трения покоя (в данном случае 3 Н), брусок начинает скользить. При движении на него действует постоянная по величине сила трения скольжения, которая, согласно графику, равна $F_{тр.скольжения} = 3 \text{ Н}$.
Ответ: Наклонный участок графика (при $0 \le F \le 3$ Н) соответствует силе трения покоя, а горизонтальный участок (при $F > 3$ Н) – силе трения скольжения.

б)

Дано
$m = 1$ кг
$g \approx 10$ Н/кг (ускорение свободного падения)
Из графика: $F_{\text{тр.скольжения}} = 3$ Н

Найти:
$\mu$ - ?

Решение
Коэффициент трения скольжения $\mu$ связывает силу трения скольжения $F_{\text{тр.скольжения}}$ и силу нормальной реакции опоры $\text{N}$ следующей формулой:
$F_{\text{тр.скольжения}} = \mu N$
Поскольку брусок лежит на горизонтальном столе, сила нормальной реакции опоры $\text{N}$ по модулю равна силе тяжести $F_т$, действующей на брусок:
$N = F_т = mg$
Вычислим силу нормальной реакции опоры:
$N = 1 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг} = 10 \text{ Н}$
Из графика мы определили, что сила трения скольжения, действующая на брусок при его движении, постоянна и равна $F_{\text{тр.скольжения}} = 3 \text{ Н}$.
Теперь можем выразить и рассчитать коэффициент трения скольжения:
$\mu = \frac{F_{\text{тр.скольжения}}}{N}$
Подставим числовые значения в формулу:
$\mu = \frac{3 \text{ Н}}{10 \text{ Н}} = 0.3$
Ответ: Коэффициент трения между бруском и столом равен 0.3.