Номер 18.20, страница 61 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 18. Сила трения и сила сопротивления движению. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 18.20, страница 61.

18.20 [418] Книга прижата к вертикальной поверхности (рис. II-96). Изобразите графически направления сил тяжести и трения покоя, действующих на книгу. $ \vec{F} $

Рис. II-96

Решение

На книгу, прижатую к вертикальной поверхности, действуют несколько сил. Рассмотрим те, которые требуются в задаче: силу тяжести и силу трения покоя.

1. Сила тяжести ($ \vec{F}_{тяж} $): Эта сила действует на любое тело, имеющее массу, и обусловлена гравитационным притяжением Земли. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз, к центру Земли. Она приложена к центру масс книги.

2. Сила трения покоя ($ \vec{F}_{тр.покоя} $): Эта сила возникает на границе соприкосновения книги и стены и препятствует их относительному движению. Поскольку сила тяжести тянет книгу вниз, она пытается скользить по стене. Сила трения покоя противодействует этому возможному движению и, следовательно, направлена в противоположную сторону — вертикально вверх. Эта сила возникает благодаря тому, что книгу прижимают к стене с силой $ \vec{F} $, которая создает силу нормальной реакции опоры $ \vec{N} $, а сила трения зависит от силы нормальной реакции ($F_{тр} = \mu N$).

По условию, книга находится в покое, то есть не движется. Это означает, что система сил, действующих на книгу, сбалансирована (равнодействующая всех сил равна нулю). Вдоль вертикальной оси это означает, что сила трения покоя, направленная вверх, в точности компенсирует силу тяжести, направленную вниз. Следовательно, по модулю эти силы равны: $ | \vec{F}_{тр.покоя} | = | \vec{F}_{тяж} | $

Графически это изображается следующим образом:

• От центра масс книги рисуется вектор силы тяжести $ \vec{F}_{тяж} $, направленный вертикально вниз.
• От той же точки рисуется вектор силы трения покоя $ \vec{F}_{тр.покоя} $, направленный вертикально вверх.
• Длины векторов $ \vec{F}_{тяж} $ и $ \vec{F}_{тр.покоя} $ должны быть одинаковыми, чтобы показать равенство их модулей.

Ответ: Сила тяжести направлена вертикально вниз. Сила трения покоя направлена вертикально вверх.