Номер 1, страница 147, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Олимпиадные задачи. Параграф 15. Силы трения - номер 1, страница 147.

Условие.

1. Может ли действующая на тело сила трения быть больше действующей на это же тело силы тяжести? Приведите пример, подтверждающий ваш ответ.

Решение.

Да, действующая на тело сила трения может быть больше действующей на это же тело силы тяжести. Сила тяжести $F_{тяж}$ является постоянной величиной для данного тела и определяется его массой ($F_{тяж} = mg$). Сила трения $F_{тр}$, в свою очередь, зависит от коэффициента трения $\mu$ и силы нормальной реакции опоры $\text{N}$ ($F_{тр} = \mu N$). В некоторых ситуациях сила нормальной реакции опоры $\text{N}$ не зависит от силы тяжести и может быть сделана сколь угодно большой, что позволяет и силе трения превысить силу тяжести.

В качестве примера, подтверждающего этот ответ, рассмотрим тело (например, книгу), которое прижимают к вертикальной стене с некоторой горизонтальной силой $F_{приж}$. Сила нормальной реакции опоры $\text{N}$ со стороны стены будет равна по модулю прижимающей силе, то есть $N = F_{приж}$. Сила трения $F_{тр}$ направлена вверх, противодействуя силе тяжести $F_{тяж} = mg$. Максимально возможная сила трения (сила трения покоя) рассчитывается как $F_{тр.макс} = \mu N = \mu F_{приж}$.

Чтобы сила трения была больше силы тяжести, должно выполняться неравенство: $F_{тр.макс} > F_{тяж}$, или $\mu F_{приж} > mg$.

Так как мы можем приложить сколь угодно большую прижимающую силу $F_{приж}$, это условие вполне выполнимо. Например, если масса книги $m = 0.5$ кг, а коэффициент трения о стену $\mu = 0.4$, то сила тяжести $F_{тяж} = mg \approx 0.5 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ м/с}^2 = 4.9$ Н. Неравенство примет вид $0.4 \cdot F_{приж} > 4.9$ Н. Решая его, получаем $F_{приж} > \frac{4.9 \text{ Н}}{0.4} = 12.25$ Н. Следовательно, если прижать книгу к стене с силой, большей 12.25 Н, максимальная сила трения превысит силу тяжести.

Ответ: Да, может. Пример: тело, прижатое к вертикальной стене. Если прижимающая сила достаточно велика, сила трения, возникающая между телом и стеной, может превысить силу тяжести, действующую на тело.