Номер 6, страница 100, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава II. Динамика. Параграф 11. Силы трения - номер 6, страница 100.

Условие.

6. К лежащему на столе бруску массой 200 г прикладывают горизонтальную силу, равную по модулю $\text{F}$. Коэффициент трения между бруском и столом равен 0,2. Чему равна действующая на брусок со стороны стола сила трения, если:

a) $F = 0,2 \text{ Н};$

б) $F = 0,5 \text{ Н}?$

Решение.

Дано:

$m = 200 \text{ г}$

$\mu = 0,2$

$g \approx 10 \text{ м/с}^2$

Перевод в систему СИ:

$m = 200 \text{ г} = 0,2 \text{ кг}$

Найти:

$F_{тр}$ — сила трения для случаев а) и б).

Решение:

Сила трения, действующая на брусок, зависит от приложенной горизонтальной силы $\text{F}$. Существует два вида силы трения: сила трения покоя и сила трения скольжения.

Сначала определим максимальную силу трения покоя, которая также является силой трения скольжения. Она вычисляется по формуле:

$F_{тр.макс} = \mu N$

где $\mu$ — коэффициент трения, а $\text{N}$ — сила нормальной реакции опоры. Поскольку брусок находится на горизонтальной поверхности, сила нормальной реакции опоры по модулю равна силе тяжести $mg$:

$N = mg = 0,2 \text{ кг} \cdot 10 \frac{\text{м}}{\text{с}^2} = 2 \text{ Н}$

Теперь можем рассчитать максимальную силу трения:

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

Если приложенная сила $\text{F}$ меньше или равна $F_{тр.макс}$, брусок не двигается, и сила трения покоя равна приложенной силе ($F_{тр} = F$).

Если приложенная сила $\text{F}$ больше, чем $F_{тр.макс}$, брусок начинает скользить, и на него действует сила трения скольжения, равная $F_{тр.макс}$.

Рассмотрим оба случая.

а) F = 0,2 Н;

Приложенная сила $F = 0,2 \text{ Н}$. Сравним ее с максимальной силой трения покоя:

$F = 0,2 \text{ Н} < F_{тр.макс} = 0,4 \text{ Н}$

Поскольку приложенная сила меньше максимальной силы трения покоя, брусок остается на месте. В этом случае сила трения покоя равна по модулю приложенной силе.

$F_{тр} = F = 0,2 \text{ Н}$

Ответ: сила трения равна $0,2$ Н.

б) F = 0,5 Н?

Приложенная сила $F = 0,5 \text{ Н}$. Сравним ее с максимальной силой трения покоя:

$F = 0,5 \text{ Н} > F_{тр.макс} = 0,4 \text{ Н}$

Поскольку приложенная сила больше максимальной силы трения покоя, брусок начинает движение. В этом случае на него действует сила трения скольжения, которая равна максимальной силе трения покоя.

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

Ответ: сила трения равна $0,4$ Н.