Номер 172, страница 26 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Взаимодействие тел. 8. Инерция - номер 172, страница 26.

Решение.

Сдвинуть вагон с места труднее, чем уже сдвинутый вагон двигать равномерно. Это явление объясняется различием между двумя видами силы трения: силой трения покоя и силой трения скольжения.

1. Начало движения. Когда вагон неподвижен, чтобы сдвинуть его с места, необходимо преодолеть максимальную силу трения покоя, $F_{тр.пок.макс}$. Эта сила возникает между колёсами вагона и рельсами (а также в осях колёсных пар) и препятствует началу движения. Она рассчитывается по формуле:

$F_{тр.пок.макс} = \mu_п N$

где $\mu_п$ — коэффициент трения покоя, а $\text{N}$ — сила нормальной реакции опоры.

2. Равномерное движение. Когда вагон уже движется, на него действует сила трения скольжения (или трения качения в данном случае, но принцип тот же), $F_{тр.ск}$. Чтобы двигать вагон равномерно, то есть с постоянной скоростью, нужно прикладывать силу тяги, равную по модулю силе трения скольжения:

$F_{тяги} = F_{тр.ск} = \mu_с N$

где $\mu_с$ — коэффициент трения скольжения.

Почему? Ключевой момент заключается в том, что коэффициент трения покоя ($\mu_п$) практически всегда больше коэффициента трения скольжения ($\mu_с$) для одних и тех же поверхностей. На микроскопическом уровне, когда тела неподвижны, неровности их поверхностей входят в более глубокое зацепление. При движении эти неровности не успевают так сильно "сцепиться".

Поскольку $\mu_п > \mu_с$, то и максимальная сила трения покоя больше силы трения скольжения:

$F_{тр.пок.макс} > F_{тр.ск}$

Следовательно, для того чтобы "сорвать" вагон с места, требуется приложить большее усилие, чем для поддержания его равномерного движения.

Ответ: Сдвинуть вагон с места труднее, потому что максимальная сила трения покоя, которую необходимо преодолеть для начала движения, больше, чем сила трения скольжения, действующая на вагон во время его равномерного движения.