Номер 5, страница 92 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Движение и взаимодействие тел. Параграф 25. Сила трения. Вопросы - номер 5, страница 92.

Условие.

5. Используя рисунок 3.44, объясните, каким образом можно показать, что при равных нагрузках сила трения качения меньше силы трения скольжения.

Рис. 3.44

Решение.

На рисунке 3.44 показан эксперимент, позволяющий сравнить силу трения скольжения и силу трения качения при одинаковой нагрузке. В качестве нагрузки в обоих случаях выступает один и тот же брусок, поэтому сила тяжести и, как следствие, сила нормальной реакции опоры, действующие на систему, одинаковы.

В первом случае (рисунок а) брусок перемещают непосредственно по поверхности. Для его равномерного прямолинейного движения (с постоянной скоростью $\vec{v}$) необходимо приложить силу тяги $F_{тяги1}$, которая по модулю будет равна силе трения скольжения $F_{тр. скольжения}$. Эту силу измеряют при помощи динамометра. По первому закону Ньютона, при равномерном движении сила тяги уравновешивает силу трения: $F_{тяги1} = F_{тр. скольжения}$.

Во втором случае (рисунок б) тот же брусок помещают на тележку с колесами. Теперь при движении трение скольжения между бруском и поверхностью заменяется на трение качения между колесами тележки и поверхностью. Для равномерного движения тележки с бруском к ней прикладывают силу тяги $F_{тяги2}$, которую также измеряют динамометром. Эта сила будет равна по модулю силе трения качения $F_{тр. качения}$: $F_{тяги2} = F_{тр. качения}$.

Проведение этих двух опытов покажет, что показания динамометра во втором случае будут значительно меньше, чем в первом, то есть $F_{тяги2} < F_{тяги1}$. Так как измеренные силы тяги равны по модулю соответствующим силам трения, можно сделать вывод, что сила трения качения меньше силы трения скольжения при равных нагрузках.

Ответ: Чтобы показать, что сила трения качения меньше силы трения скольжения, необходимо провести два эксперимента. Сначала с помощью динамометра измерить силу, необходимую для равномерного перемещения бруска по поверхности (эта сила будет равна силе трения скольжения). Затем поставить этот же брусок на тележку с колесами и снова измерить динамометром силу, необходимую для равномерного перемещения системы (эта сила будет равна силе трения качения). Сравнение показаний динамометра в двух опытах покажет, что во втором случае приложенная сила, а следовательно, и сила трения, значительно меньше.