Номер 20, 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 20, страница 122.

Условие.

20. В первом опыте брусок движется по столу равномерно под действием горизонтальной силы, равной 5 Н. Во втором опыте к тому же покоящемуся бруску прикладывают горизонтальную силу, равную 3 Н. В третьем опыте к покоящемуся бруску прикладывают горизонтальную силу, равную 8 Н. Чему равна сила трения, действующая на брусок в каждом опыте?

Решение.

Дано:

Сила в первом опыте, при которой брусок движется равномерно, $F_1 = 5 \text{ Н}$.

Сила, приложенная к покоящемуся бруску во втором опыте, $F_2 = 3 \text{ Н}$.

Сила, приложенная к покоящемуся бруску в третьем опыте, $F_3 = 8 \text{ Н}$.

Найти:

Силу трения в первом опыте, $F_{тр,1}$ - ?

Силу трения во втором опыте, $F_{тр,2}$ - ?

Силу трения в третьем опыте, $F_{тр,3}$ - ?

Решение:

В первом опыте

По условию, в первом опыте брусок движется равномерно. Согласно первому закону Ньютона, это означает, что равнодействующая всех приложенных к нему сил равна нулю. В горизонтальном направлении на брусок действуют две силы: приложенная сила $F_1$ и сила трения скольжения $F_{тр.ск}$, направленная в противоположную сторону движения. Так как эти силы уравновешивают друг друга, они равны по модулю:

$F_{тр,1} = F_{тр.ск} = F_1 = 5 \text{ Н}$

Таким образом, мы определили, что сила трения скольжения для этого бруска по поверхности стола равна 5 Н. Также это значение можно принять за максимальную силу трения покоя, $F_{тр.пок.макс} \approx 5 \text{ Н}$, так как для срыва с места требуется сила, не меньшая, чем сила трения скольжения.

Ответ: $5 \text{ Н}$.

Во втором опыте

К покоящемуся бруску прикладывают силу $F_2 = 3 \text{ Н}$. Чтобы брусок начал движение, приложенная сила должна превышать максимальную силу трения покоя ($F_{тр.пок.макс}$).

Сравниваем приложенную силу с максимальной силой трения покоя: $F_2 < F_{тр.пок.макс}$ ($3 \text{ Н} < 5 \text{ Н}$).

Поскольку приложенная сила меньше максимальной силы трения покоя, брусок не сдвинется с места и останется в состоянии покоя. При этом сила трения покоя будет равна по модулю и противоположна по направлению приложенной силе, компенсируя ее.

$F_{тр,2} = F_2 = 3 \text{ Н}$

Ответ: $3 \text{ Н}$.

В третьем опыте

К покоящемуся бруску прикладывают силу $F_3 = 8 \text{ Н}$. Снова сравним эту силу с максимальной силой трения покоя.

Сравниваем приложенную силу с максимальной силой трения покоя: $F_3 > F_{тр.пок.макс}$ ($8 \text{ Н} > 5 \text{ Н}$).

Так как приложенная сила больше максимальной силы трения покоя, брусок придет в движение. Как только брусок начинает двигаться, на него действует сила трения скольжения, которая в рамках данной задачи считается постоянной и не зависит от величины приложенной силы. Величину силы трения скольжения мы нашли в первом опыте.

$F_{тр,3} = F_{тр.ск} = 5 \text{ Н}$

Ответ: $5 \text{ Н}$.