Номер 2, страница 106 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 24. Сила трения. 3. Динамика материальной точки. Механика - номер 2, страница 106.

Условие.

2. Чему равна сила трения покоя? Как находится максимальная сила трения покоя?

Решение.

Чему равна сила трения покоя?

Сила трения покоя ($F_{тр.п.}$) — это сила, возникающая между поверхностями двух контактирующих тел, которая препятствует возникновению их относительного движения. Она появляется, когда к телу прикладывают внешнюю силу, пытаясь сдвинуть его, но тело при этом остается неподвижным.

Особенностью силы трения покоя является то, что ее величина не постоянна. Она всегда равна по модулю и противоположна по направлению той составляющей внешней силы ($F_{внеш}$), которая приложена параллельно поверхности соприкосновения. Таким образом, пока тело находится в покое, выполняется равенство: $F_{тр.п.} = F_{внеш}$.

Это означает, что сила трения покоя «подстраивается» под внешнее воздействие: чем сильнее мы пытаемся сдвинуть тело, тем больше становится сила трения покоя, но только до определенного предела. Этот предел называется максимальной силой трения покоя ($F_{тр.п. max}$). Следовательно, величина силы трения покоя находится в диапазоне: $0 \le F_{тр.п.} \le F_{тр.п. max}$.

Ответ: Сила трения покоя по модулю равна внешней силе, приложенной к телу параллельно поверхности, и направлена в противоположную сторону. Ее значение изменяется от нуля до максимального значения силы трения покоя ($F_{тр.п. max}$).

Как находится максимальная сила трения покоя?

Максимальная сила трения покоя ($F_{тр.п. max}$) — это пороговое значение, которое должна превысить внешняя сила, чтобы вывести тело из состояния покоя и заставить его двигаться. Это наибольшее возможное значение силы трения покоя.

Экспериментально установлено, что максимальная сила трения покоя прямо пропорциональна модулю силы нормальной реакции опоры ($N$), которая действует на тело со стороны поверхности перпендикулярно этой поверхности. Для расчета максимальной силы трения покоя используется следующая формула:

$F_{тр.п. max} = \mu_s \cdot N$

В данной формуле:

$\mu_s$ — коэффициент трения покоя. Это безразмерная величина, которая характеризует трущиеся поверхности (зависит от материала, из которого они изготовлены, и качества их обработки). Значение коэффициента определяется опытным путем.

$N$ — сила нормальной реакции опоры. В простейшем случае, когда тело массой $m$ покоится на горизонтальной поверхности и на него не действуют другие вертикальные силы, кроме силы тяжести, сила нормальной реакции опоры по модулю равна силе тяжести: $N = mg$, где $g$ — ускорение свободного падения.

Ответ: Максимальная сила трения покоя находится по формуле $F_{тр.п. max} = \mu_s \cdot N$, где $\mu_s$ — это коэффициент трения покоя, а $N$ — сила нормальной реакции опоры.