Номер 1, страница 38 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 2. Взаимодействие тел. Самостоятельные работы. СР-33. Трение покоя. Вариант 2 - номер 1, страница 38.

Условие.

1. Благодаря какой силе тело на наклонной плоскости находится в покое?

Решение.

1. Тело на наклонной плоскости находится в состоянии покоя благодаря действию силы трения покоя. Чтобы понять, почему это так, необходимо рассмотреть все силы, действующие на тело.

На тело, расположенное на наклонной плоскости, действуют три основные силы:

1. Сила тяжести ($ \vec{F}_{тяж} = m\vec{g} $), направленная вертикально вниз.
2. Сила нормальной реакции опоры ($ \vec{N} $), направленная перпендикулярно поверхности наклонной плоскости.
3. Сила трения ($ \vec{F}_{тр} $), направленная вдоль наклонной плоскости.

Силу тяжести для удобства анализа раскладывают на две составляющие: параллельную ($ F_{\parallel} $) и перпендикулярную ($ F_{\perp} $) наклонной плоскости.

Перпендикулярная составляющая, $ F_{\perp} = mg \cos(\alpha) $, где $ \alpha $ – угол наклона плоскости, прижимает тело к плоскости и уравновешивается силой нормальной реакции опоры: $ N = mg \cos(\alpha) $.

Параллельная составляющая, $ F_{\parallel} = mg \sin(\alpha) $, направлена вдоль наклонной плоскости вниз. Именно эта сила, называемая скатывающей, стремится сдвинуть тело вниз по склону.

Согласно первому закону Ньютона, для того чтобы тело находилось в покое (то есть его ускорение было равно нулю), векторная сумма всех действующих на него сил должна быть равна нулю. Это означает, что скатывающая сила $ F_{\parallel} $ должна быть уравновешена другой силой, равной ей по модулю и противоположной по направлению. Такой силой является сила трения покоя ($ F_{тр.п} $). Она направлена вдоль наклонной плоскости вверх, препятствуя началу движения.

Таким образом, условием равновесия тела является равенство: $ F_{тр.п} = F_{\parallel} = mg \sin(\alpha) $. Тело будет оставаться в покое до тех пор, пока скатывающая сила не превысит максимальное значение силы трения покоя.

Ответ: Тело на наклонной плоскости находится в покое благодаря силе трения покоя, которая уравновешивает скатывающую составляющую силы тяжести.