Номер 7, страница 19 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 3. Силы в механике. Вариант 1 - номер 7, страница 19.

Условие.

7*. К лежащему на столе бруску массой $2 \text{ кг}$ прикладывают горизонтально направленную силу, равную по модулю $3 \text{ Н}$. Коэффициент трения между столом и бруском равен $0,2$. Ускорение бруска будет равно:

А. $0 \text{ м/с}^2$;

Б. $0,15 \text{ м/с}^2$;

В. $1,5 \text{ м/с}^2$;

Г. $0,1 \text{ м/с}^2$.

Решение.

Дано:

Масса бруска, $m = 2$ кг

Приложенная горизонтальная сила, $F = 3$ Н

Коэффициент трения, $\mu = 0,2$

Ускорение свободного падения, $g \approx 10$ м/с² (стандартное значение для школьных задач)

Найти:

Ускорение бруска, $a$ - ?

Решение:

На брусок, лежащий на горизонтальной поверхности, действуют четыре силы: сила тяжести ($mg$), направленная вертикально вниз; сила нормальной реакции опоры ($N$), направленная вертикально вверх; приложенная горизонтальная сила ($F$); и сила трения ($F_{тр}$), направленная горизонтально в сторону, противоположную возможному движению.

Чтобы брусок начал двигаться, приложенная сила должна быть больше максимальной силы трения покоя. Если приложенная сила меньше или равна максимальной силе трения покоя, брусок останется на месте, и его ускорение будет равно нулю.

1. Найдем силу нормальной реакции опоры. Так как брусок не движется по вертикали, силы, действующие в этом направлении, скомпенсированы:

$N = mg$

$N = 2 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 = 20 \text{ Н}$

2. Рассчитаем максимальную силу трения покоя ($F_{тр.макс}$). Она равна силе трения скольжения:

$F_{тр.макс} = \mu \cdot N$

$F_{тр.макс} = 0,2 \cdot 20 \text{ Н} = 4 \text{ Н}$

3. Сравним приложенную силу $F$ с максимальной силой трения покоя $F_{тр.макс}$:

$F = 3$ Н

$F_{тр.макс} = 4$ Н

Поскольку приложенная сила $F$ меньше максимальной силы трения покоя ($3 \text{ Н} < 4 \text{ Н}$), она не может преодолеть трение. Следовательно, брусок не сдвинется с места, и его ускорение будет равно нулю.

Ответ: А. 0 м/с²