Номер 311, страница 45 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Взаимодействие тел. Сила трения - номер 311, страница 45.

Условие.

► 311. Возьмите стеклянную бутылку, имеющую гладкое горлышко. Наполните её водой. Намыльте руки. Попытайтесь кончиками пальцев взять бутылку за горлышко и перенести её. Почему трудно удержать бутылку в намыленных руках?

Решение.

Решение

Чтобы удержать в руках любой предмет, в том числе и бутылку, необходимо, чтобы сила трения, возникающая между пальцами и поверхностью предмета, была достаточной для компенсации силы тяжести. Сила тяжести направлена вертикально вниз и стремится выронить бутылку, а сила трения покоя направлена вертикально вверх и препятствует скольжению.

Максимальная сила трения покоя определяется по формуле: $F_{тр. макс} = \mu N$, где $\mu$ — это коэффициент трения между поверхностями (в данном случае, кожей рук и стеклом), а $\text{N}$ — это сила нормальной реакции, которая по модулю равна силе, с которой мы сжимаем бутылку. Для удержания бутылки необходимо выполнение условия: $F_{тр. макс} \ge mg$, где $\text{m}$ — масса бутылки с водой, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Когда мы намыливаем руки, мыльный раствор попадает между кожей пальцев и поверхностью бутылки. Мыльная вода действует как смазка. Смазочные материалы резко уменьшают коэффициент трения $\mu$ между соприкасающимися поверхностями.

Из-за значительного уменьшения коэффициента трения $\mu$ максимальная сила трения $F_{тр. макс}$ также сильно уменьшается. Чтобы удержать бутылку, то есть чтобы сила трения по-прежнему была не меньше силы тяжести, пришлось бы очень сильно увеличить силу сжатия $\text{N}$. Однако сделать это затруднительно, поэтому сила трения становится недостаточной, и бутылка выскальзывает из рук.

Ответ: Бутылку трудно удержать в намыленных руках, так как мыльный раствор является смазкой и значительно уменьшает коэффициент трения между кожей рук и гладкой поверхностью стекла. В результате сила трения становится недостаточной, чтобы уравновесить силу тяжести, действующую на бутылку.