Номер 2, страница 253 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Параграф 3.13. Сила трения. Природа и виды сил трения. Глава 3. Силы в механике. Динамика - номер 2, страница 253.

Условие.

2. Тело массой $m = 5$ кг лежит на горизонтальной поверхности. Коэффициент трения $\mu = 0,2$. На тело действует горизонтальная сила $F = 5$ Н. Чему равна сила трения, если тело остаётся в покое?

Решение.

Дано:

$m = 5$ кг
$\mu = 0,2$
$F = 5$ Н

Найти:

$F_{тр}$ - ?

Решение:

На тело, находящееся на горизонтальной поверхности, действуют четыре силы: сила тяжести ($mg$), направленная вертикально вниз, сила нормальной реакции опоры ($N$), направленная вертикально вверх, приложенная горизонтальная сила ($F$) и сила трения ($F_{тр}$), направленная горизонтально в сторону, противоположную силе $F$.

Поскольку тело находится в покое, его ускорение равно нулю. Согласно первому закону Ньютона, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. Рассмотрим силы, действующие по горизонтали и вертикали.

По вертикали: $N - mg = 0$, откуда сила реакции опоры $N = mg$.
Примем ускорение свободного падения $g \approx 10 \, \text{м/с}^2$.
$N = 5 \, \text{кг} \cdot 10 \, \text{м/с}^2 = 50 \, \text{Н}$.

Сила трения покоя может изменяться от нуля до своего максимального значения. Максимальная сила трения покоя равна силе трения скольжения:
$F_{тр.макс} = \mu N$
$F_{тр.макс} = 0,2 \cdot 50 \, \text{Н} = 10 \, \text{Н}$.

Сравним приложенную силу $F$ с максимальной силой трения покоя $F_{тр.макс}$:
$F = 5 \, \text{Н}$
$F_{тр.макс} = 10 \, \text{Н}$

Поскольку приложенная сила $F$ меньше максимальной силы трения покоя ($F < F_{тр.макс}$), тело не сдвинется с места и останется в покое, что соответствует условию задачи.

В состоянии покоя сила трения ($F_{тр}$) уравновешивает приложенную силу ($F$). По горизонтали: $F - F_{тр} = 0$.
Следовательно, сила трения равна по модулю приложенной силе:
$F_{тр} = F = 5 \, \text{Н}$.

Ответ: $F_{тр} = 5$ Н.