Номер 2, страница 117 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 36. Силы трения. Глава 3. Силы в механике - номер 2, страница 117.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Дано:

Отношение площадей граней: $S_2 = 2S_1$

Отношение коэффициентов трения: $\mu_1 = 2\mu_2$

Найти:

Найти, как изменится сила трения скольжения ($F_{тр}$) при переворачивании бруска с первой грани на вторую.

Решение:

Сила трения скольжения определяется по формуле $F_{тр} = \mu N$, где $\mu$ — это коэффициент трения скольжения, а $N$ — сила нормальной реакции опоры. В данном случае брусок находится на горизонтальном столе, поэтому сила нормальной реакции опоры равна по модулю силе тяжести, действующей на брусок: $N = mg$. Поскольку масса бруска $m$ не изменяется при его переворачивании, сила $N$ остается постоянной.

Важно отметить, что в стандартной модели физики сила трения скольжения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. Следовательно, информация о том, что площадь второй грани в 2 раза больше первой ($S_2 = 2S_1$), является избыточной для решения задачи.

Рассмотрим силу трения для каждого положения бруска. Пусть $F_{тр1}$ и $\mu_1$ — сила трения и коэффициент трения, когда брусок лежит на первой грани. Тогда $F_{тр1} = \mu_1 N$.

Пусть $F_{тр2}$ и $\mu_2$ — сила трения и коэффициент трения, когда брусок лежит на второй грани. Тогда $F_{тр2} = \mu_2 N$.

Из условия задачи мы знаем, что коэффициент трения для первой грани в 2 раза больше, чем для второй. Это можно записать как $\mu_1 = 2\mu_2$.

Чтобы определить, как изменилась сила трения, найдем отношение силы трения во втором случае к силе трения в первом:

$\frac{F_{тр2}}{F_{тр1}} = \frac{\mu_2 N}{\mu_1 N} = \frac{\mu_2}{\mu_1}$

Теперь подставим в это отношение известную связь между коэффициентами трения:

$\frac{F_{тр2}}{F_{тр1}} = \frac{\mu_2}{2\mu_2} = \frac{1}{2}$

Из этого соотношения следует, что $F_{тр2} = \frac{1}{2} F_{тр1}$. Это означает, что при переворачивании бруска с первой грани на вторую сила трения скольжения уменьшится в 2 раза.

Ответ: уменьшится в 2 раза.