Номер 2, страница 112 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 25. Применение законов Ньютона. 3. Динамика материальной точки. Механика - номер 2, страница 112.

Условие.

2. Какой способ перемещения холодильника по полу требует меньших усилий - когда его толкают или когда тянут?

Решение.

Решение

Для того чтобы определить, какой способ перемещения требует меньших усилий, необходимо проанализировать силы, действующие на холодильник, и в частности, силу трения. Сила трения скольжения $F_{тр}$ напрямую зависит от силы нормальной реакции опоры $N$ (силы, с которой пол действует на холодильник перпендикулярно поверхности) и определяется формулой $F_{тр} = \mu N$, где $\mu$ — это коэффициент трения. Чем больше сила реакции опоры, тем больше сила трения, и тем труднее сдвинуть предмет.

Когда его толкают
При толкании холодильника человек обычно прикладывает силу $F_1$ под углом, направленным вперёд и вниз. Эту силу можно разложить на две компоненты:
- Горизонтальную, которая перемещает холодильник.
- Вертикальную, которая направлена вниз и дополнительно прижимает холодильник к полу.
Эта дополнительная вертикальная компонента силы увеличивает общее давление на пол. В результате сила реакции опоры $N_1$ становится больше, чем сила тяжести холодильника $mg$: $N_1 > mg$. Следовательно, возрастает и сила трения $F_{тр1} = \mu N_1$, которую необходимо преодолеть.

Когда его тянут
Когда человек тянет холодильник, он прикладывает силу $F_2$ под углом, направленным вперёд и вверх. Эту силу также можно разложить на две компоненты:
- Горизонтальную, которая перемещает холодильник.
- Вертикальную, которая направлена вверх и частично "приподнимает" холодильник.
Вертикальная компонента, направленная вверх, уменьшает давление холодильника на пол. В результате сила реакции опоры $N_2$ становится меньше, чем сила тяжести: $N_2 < mg$. Это приводит к уменьшению силы трения $F_{тр2} = \mu N_2$.

Таким образом, при толкании мы увеличиваем силу трения, а когда тянем — уменьшаем. Поэтому тянуть холодильник легче, чем толкать.

Ответ: Меньших усилий требует способ перемещения, когда холодильник тянут. Это объясняется тем, что при таком способе прикладываемая сила имеет вертикальную составляющую, направленную вверх, которая уменьшает силу давления холодильника на пол и, как следствие, уменьшает силу трения.