Номер 1, страница 111 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

1. Деревянный брусок массой 2 кг тянут равномерно по деревянной доске. Определите силу трения, действующую на брусок.

1. Дано:

Масса бруска, $m = 2$ кг
Материалы: деревянный брусок по деревянной доске
Характер движения: равномерное, $v = \text{const}$

Найти:

Силу трения, $F_{тр}$

Решение:

Сила трения скольжения, которая действует на брусок при его движении по поверхности, вычисляется по формуле: $F_{тр} = \mu N$ где $\mu$ — это коэффициент трения скольжения, а $\text{N}$ — сила нормальной реакции опоры.

Поскольку брусок движется по горизонтальной доске, на него в вертикальном направлении действуют сила тяжести ($F_{тяж} = mg$), направленная вниз, и сила нормальной реакции опоры ($\text{N}$), направленная вверх. Так как в вертикальном направлении движения нет, эти силы уравновешивают друг друга: $N = F_{тяж} = mg$ где $\text{g}$ — ускорение свободного падения, которое примем равным $g \approx 10 \, \text{м/с}^2$.

Теперь подставим выражение для силы $\text{N}$ в формулу силы трения: $F_{тр} = \mu mg$

Коэффициент трения скольжения $\mu$ зависит от материалов соприкасающихся поверхностей. Для дерева по дереву это справочное значение. В учебных задачах его часто принимают равным $\mu \approx 0,25$.

Выполним расчет, подставив все известные значения в формулу: $F_{тр} = 0,25 \cdot 2 \, \text{кг} \cdot 10 \, \text{м/с}^2 = 5 \, \text{Н}$

Условие, что брусок "тянут равномерно", означает, что его скорость постоянна, а ускорение равно нулю ($a=0$). Согласно второму закону Ньютона, если ускорение равно нулю, то равнодействующая всех сил, приложенных к телу, также равна нулю. В горизонтальном направлении на брусок действуют две силы: сила тяги ($F_{тяги}$) и сила трения ($F_{тр}$). Они направлены в противоположные стороны, следовательно, их модули равны: $F_{тяги} = F_{тр}$. Таким образом, вычисленная нами сила трения также равна силе, с которой тянут брусок.

Ответ: сила трения, действующая на брусок, равна $5 \, \text{Н}$.