Номер 1, страница 143 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Авторы: Грачев А. В., Погожев В. А., Салецкий А. М., Боков П. Ю.
Тип: Учебник
Серия: алгоритм успеха
Издательство: Просвещение
Год издания: 2011 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: бирюзовый изображена солнечная система со всеми планетами
ISBN: 978-5-09-091742-1
Популярные ГДЗ в 10 классе
Параграф 23. Решение задач, требующих анализа возможных вариантов движения и взаимодействия тел. Глава 3. Динамика. Механика - номер 1, страница 143.
№1 (с. 143)
Условие. №1 (с. 143)
скриншот условия

1. Рабочая тетрадь по физике массой $M$ лежит на гладкой горизонтальной поверхности стола, неподвижного относительно Земли. На тетради лежит учебник массой $m$ (см. рис. 127). Коэффициент трения между тетрадью и учебником равен $\mu$. Учебник начинают тянуть в горизонтальном направлении с силой $\vec{F}$. Используя решение задачи из учебника, запишите выражения для модуля ускорения, с которым начнёт двигаться тетрадь относительно стола, считая учебник и тетрадь материальными точками.
Решение. №1 (с. 143)
Дано:
Масса тетради: $M$
Масса учебника: $m$
Коэффициент трения между тетрадью и учебником: $μ$
Горизонтальная сила, приложенная к учебнику: $F$
Ускорение свободного падения: $g$
Трение между тетрадью и столом отсутствует.
Найти:
Выражения для модуля ускорения тетради $a_M$.
Решение:
Рассмотрим силы, действующие на каждое тело в горизонтальном направлении. На тетрадь массой $M$ действует только одна горизонтальная сила — это сила трения $F_{тр}'$ со стороны учебника, направленная в сторону движения. По второму закону Ньютона, ускорение тетради $a_M$ определяется этой силой:
$F_{тр}' = M \cdot a_M$
На учебник массой $m$ действуют две горизонтальные силы: приложенная внешняя сила $F$ и сила трения $F_{тр}$ со стороны тетради, направленная против движения. По второму закону Ньютона для учебника:
$F - F_{тр} = m \cdot a_m$
где $a_m$ — ускорение учебника.
Согласно третьему закону Ньютона, силы трения, действующие между телами, равны по модулю и противоположны по направлению: $F_{тр}' = F_{тр}$.
Максимальная сила трения покоя между учебником и тетрадью равна $F_{тр.пок.макс} = \mu N$, где $N$ — сила нормальной реакции, действующая на учебник. В вертикальном направлении на учебник действуют сила тяжести $mg$ и сила нормальной реакции $N$. Так как движения по вертикали нет, $N = mg$. Следовательно, $F_{тр.пок.макс} = \mu mg$.
В зависимости от величины приложенной силы $F$ возможны два различных режима движения.
1. Движение без проскальзывания.
Если приложенная сила $F$ не слишком велика, то учебник и тетрадь движутся вместе как единое целое, без проскальзывания. Их ускорения равны: $a_M = a_m = a$. Систему можно рассматривать как одно тело массой $(M+m)$, на которое действует внешняя сила $F$. По второму закону Ньютона:
$F = (M+m) \cdot a$
Отсюда ускорение системы (и, следовательно, тетради):
$a_M = a = \frac{F}{M+m}$
Такое движение возможно, пока сила трения, необходимая для совместного движения, не превышает максимальную силу трения покоя. Сила трения, действующая на тетрадь, равна $F_{тр}' = M \cdot a_M$. Подставив выражение для $a_M$, получаем:
$F_{тр}' = M \cdot \frac{F}{M+m}$
Условие движения без проскальзывания: $F_{тр}' \le F_{тр.пок.макс}$.
$M \cdot \frac{F}{M+m} \le \mu mg$
Из этого неравенства находим условие для силы $F$:
$F \le \frac{\mu mg(M+m)}{M}$
2. Движение с проскальзыванием.
Если приложенная сила $F$ превышает пороговое значение, то есть $F > \frac{\mu mg(M+m)}{M}$, учебник начинает скользить по тетради.
В этом случае между телами действует сила трения скольжения, модуль которой постоянен и равен $F_{тр.ск} = \mu mg$. Эта сила $F_{тр}' = F_{тр.ск}$ является единственной горизонтальной силой, действующей на тетрадь, и сообщает ей ускорение.
Применяем второй закон Ньютона для тетради:
$F_{тр.ск} = M \cdot a_M$
$\mu mg = M \cdot a_M$
Отсюда находим ускорение тетради в режиме скольжения:
$a_M = \frac{\mu mg}{M}$
Это ускорение не зависит от силы $F$ и является постоянным, пока скольжение продолжается.
Ответ: Выражение для модуля ускорения тетради является кусочно-заданной функцией от приложенной силы $F$.
Если сила $F \le \frac{\mu mg(M+m)}{M}$, то ускорение тетради $a_M = \frac{F}{M+m}$.
Если сила $F > \frac{\mu mg(M+m)}{M}$, то ускорение тетради $a_M = \frac{\mu mg}{M}$.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 1 расположенного на странице 143 к учебнику серии алгоритм успеха 2011 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №1 (с. 143), авторов: Грачев (Александр Васильевич), Погожев (Владимир Александрович), Салецкий (Александр Михайлович), Боков (Павел Юрьевич), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.