Номер 19, страница 122, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава III. Движение и взаимодействие тел. Параграф 15. Силы трения - номер 19, страница 122.

Условие.

19. К лежащему на столе бруску массой 2 кг прикладывают горизонтальную силу $\vec{F}$. Коэффициент трения между бруском и столом равен 0,4. Чему равна действующая на брусок сила трения, если:

a) $F = 5\ H$;

б) $F = 10\ H?$

Решение.

Дано:

Масса бруска, $m = 2$ кг
Коэффициент трения, $\mu = 0,4$
Приложенная сила в случае а), $F_a = 5$ Н
Приложенная сила в случае б), $F_b = 10$ Н
Ускорение свободного падения, $g \approx 10 \frac{м}{с^2}$

Найти:

Силу трения $F_{тр}$ для случаев а) и б).

Решение:

Для решения задачи необходимо определить, в каком состоянии находится брусок (покоится или движется) в каждом из случаев. Это зависит от соотношения между приложенной силой $\text{F}$ и максимальной силой трения покоя $F_{тр.макс}$.

Максимальная сила трения покоя (которая в данном случае равна силе трения скольжения) рассчитывается по формуле:

$F_{тр.макс} = \mu \cdot N$

где $\text{N}$ – сила нормальной реакции опоры. Поскольку брусок находится на горизонтальной поверхности и внешние силы действуют только в горизонтальной плоскости, сила нормальной реакции опоры равна по модулю силе тяжести:

$N = m \cdot g$

Вычислим значение максимальной силы трения покоя:

$F_{тр.макс} = \mu \cdot m \cdot g = 0,4 \cdot 2 \text{ кг} \cdot 10 \frac{\text{м}}{\text{с}^2} = 8$ Н.

Теперь рассмотрим каждый случай.

а) $F = 5$ Н

Приложенная сила $F_a = 5$ Н. Сравниваем ее с максимальной силой трения покоя $F_{тр.макс} = 8$ Н.

Так как $F_a < F_{тр.макс}$ ($5 \text{ Н} < 8 \text{ Н}$), брусок остается в состоянии покоя. Сила трения покоя уравновешивает приложенную силу, поэтому она равна ей по величине.

$F_{тр} = F_a = 5$ Н.

Ответ: сила трения равна 5 Н.

б) $F = 10$ Н

Приложенная сила $F_b = 10$ Н. Сравниваем ее с максимальной силой трения покоя $F_{тр.макс} = 8$ Н.

Так как $F_b > F_{тр.макс}$ ($10 \text{ Н} > 8 \text{ Н}$), брусок приходит в движение. На него действует сила трения скольжения, которая равна максимальной силе трения покоя.

$F_{тр} = F_{тр.макс} = 8$ Н.

Ответ: сила трения равна 8 Н.