Номер 2, страница 111 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. Параграф 33. Трение покоя. Глава 2. Взаимодействие тел - номер 2, страница 111.

Условие.

2. Какую силу необходимо приложить к книге, лежащей на столе, чтобы сдвинуть её с места?

Решение.

Решение 2.

Какую силу необходимо приложить к книге, лежащей на столе, чтобы сдвинуть её с места?

Чтобы сдвинуть книгу, лежащую на горизонтальном столе, с места, к ней необходимо приложить горизонтальную силу, которая будет как минимум равна по модулю максимальной силе трения покоя.

Сила трения покоя ($F_{тр.п.}$) — это сила, возникающая между поверхностями книги и стола, которая препятствует началу движения. Она увеличивается вместе с прикладываемой внешней силой ($F_{внешн}$) до тех пор, пока не достигнет своего максимального значения ($F_{тр.п. max}$). В момент, когда приложенная сила превысит это значение, книга начнёт двигаться.

Максимальная сила трения покоя рассчитывается по формуле:

$F_{тр.п. max} = \mu_s \cdot N$

где $\mu_s$ — коэффициент трения покоя между книгой и столом, а $N$ — сила нормальной реакции опоры.

Для книги, лежащей на горизонтальном столе, сила нормальной реакции опоры по модулю равна силе тяжести, действующей на книгу:

$N = F_{тяж} = m \cdot g$

где $m$ — масса книги, а $g$ — ускорение свободного падения.

Таким образом, минимальная сила, необходимая для того, чтобы сдвинуть книгу с места ($F_{min}$), должна быть равна максимальной силе трения покоя:

$F_{min} = F_{тр.п. max} = \mu_s \cdot m \cdot g$

Эта сила должна быть направлена параллельно поверхности стола.

Ответ: чтобы сдвинуть книгу с места, необходимо приложить к ней силу, направленную параллельно поверхности стола, модуль которой как минимум равен максимальной силе трения покоя, $F \ge \mu_s mg$.

3. Чему равна и как направлена сила трения покоя?

Сила трения покоя — это сила, которая возникает между соприкасающимися поверхностями тел и препятствует их относительному движению. Её величина и направление зависят от внешней силы, пытающейся вызвать движение.

Величина:

Величина силы трения покоя ($F_{тр.п.}$) равна по модулю внешней силе ($F_{внешн}$), приложенной к телу параллельно поверхности, до тех пор, пока тело остается в покое.

$F_{тр.п.} = F_{внешн}$

Однако сила трения покоя не может быть бесконечно большой. Она имеет максимальное значение ($F_{тр.п. max}$), при превышении которого тело начинает скользить. Это максимальное значение определяется по формуле:

$F_{тр.п. max} = \mu_s \cdot N$

где $\mu_s$ — коэффициент трения покоя, а $N$ — сила нормальной реакции опоры. Таким образом, для силы трения покоя справедливо неравенство: $0 \le F_{тр.п.} \le \mu_s N$.

Направление:

Сила трения покоя всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения тел, в сторону, противоположную направлению той внешней силы, которая пытается сдвинуть тело.

Ответ: сила трения покоя по модулю равна приложенной внешней силе (пока тело находится в покое) и направлена в сторону, противоположную этой силе. Её максимальное значение равно произведению коэффициента трения покоя на силу нормальной реакции опоры: $F_{тр.п. max} = \mu_s N$.