Номер 18.14, страница 60 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 18. Сила трения и сила сопротивления движению. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 18.14, страница 60.

18.14 [413] Почему кирпичи не соскальзывают вниз по наклонной деревянной поверхности (рис. II-91)? Какая сила удерживает их в состоянии покоя? Изобразите силы, действующие на кирпичи.

а)

б)

Рис. II-91

Решение

На любой предмет, находящийся на наклонной плоскости, действует сила тяжести ($m\vec{g}$), направленная вертикально вниз. Эту силу можно разложить на две составляющие (компоненты):

• Одна составляющая, $P_{\perp}$, направлена перпендикулярно (нормально) к наклонной поверхности. Она прижимает кирпич к поверхности.
• Вторая составляющая, $P_{\parallel}$, направлена параллельно наклонной поверхности вниз. Именно эта "скатывающая" сила пытается заставить кирпич соскользнуть.

Кирпичи не соскальзывают вниз, потому что между поверхностью кирпича и деревянной поверхностью возникает сила трения. Поскольку кирпичи находятся в состоянии покоя, эта сила называется силой трения покоя ($\vec{F}_{тр.покоя}$). Эта сила всегда направлена против возможного движения, то есть в данном случае — вверх вдоль наклонной поверхности.

Сила трения покоя уравновешивает скатывающую составляющую силы тяжести. Кирпич остается в покое до тех пор, пока скатывающая сила не превысит максимальное значение силы трения покоя ($F_{тр.покоя}^{макс}$), которое зависит от коэффициента трения между кирпичом и деревом ($\mu$) и силы нормальной реакции опоры ($N$). Условие покоя: $P_{\parallel} \le F_{тр.покоя}^{макс}$.

Таким образом, кирпичи удерживает в состоянии покоя сила трения покоя.

Ниже на рисунке изображены силы, действующие на один из кирпичей, находящихся на наклонной поверхности.

На рисунке обозначены:

• $m\vec{g}$ — сила тяжести, направленная вертикально вниз.
• $\vec{N}$ — сила нормальной реакции опоры, перпендикулярная поверхности. Она уравновешивает нормальную составляющую силы тяжести $P_{\perp}$.
• $\vec{F}_{тр.покоя}$ — сила трения покоя, направленная вверх вдоль поверхности. Она уравновешивает скатывающую составляющую силы тяжести $P_{\parallel}$.

Ответ: Кирпичи не соскальзывают вниз по наклонной деревянной поверхности, так как скатывающей силе (составляющей силы тяжести, направленной вдоль поверхности) противодействует равная ей по модулю и противоположная по направлению сила трения покоя. Эта сила, возникающая между соприкасающимися поверхностями, и удерживает кирпичи в состоянии покоя. Изображение сил, действующих на кирпич, представлено в решении.