Номер 2, страница 86 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

2. Магнит массой 50 г прилип к школьной доске. Для равномерного скольжения магнита вниз прикладывают силу 1,5 Н. Какую силу надо приложить, чтобы переместить магнит по доске вертикально вверх?

Дано:

$m = 50$ г

$F_1 = 1,5$ Н

$g \approx 10$ Н/кг

Перевод в систему СИ:

$m = 0,05$ кг

Найти:

$F_2$

Решение:

Рассмотрим первый случай: равномерное скольжение магнита вниз. Так как движение равномерное, то по первому закону Ньютона, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. На магнит действуют следующие силы по вертикали:

1. Сила тяжести $F_{тяж}$, направленная вниз.

2. Приложенная сила $F_1$, направленная вниз.

3. Сила трения скольжения $F_{тр}$, направленная вверх (против направления движения).

Запишем уравнение сил, выбрав направление оси Y вниз:

$F_{тяж} + F_1 - F_{тр} = 0$

Отсюда можно выразить силу трения:

$F_{тр} = F_{тяж} + F_1$

Рассчитаем силу тяжести:

$F_{тяж} = m \cdot g = 0,05 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг} = 0,5$ Н

Теперь найдем силу трения:

$F_{тр} = 0,5 \text{ Н} + 1,5 \text{ Н} = 2,0$ Н

Сила трения зависит от силы нормальной реакции и коэффициента трения. Поскольку магнит не перемещается по горизонтали, сила, с которой он прижимается к доске, не меняется. Следовательно, сила трения скольжения будет одинаковой и при движении вверх.

Рассмотрим второй случай: равномерное перемещение магнита вверх. На магнит действуют:

1. Искомая сила $F_2$, направленная вверх.

2. Сила тяжести $F_{тяж}$, направленная вниз.

3. Сила трения скольжения $F_{тр}$, направленная вниз (против направления движения).

Запишем уравнение сил для равномерного движения вверх, выбрав направление оси Y вверх:

$F_2 - F_{тяж} - F_{тр} = 0$

Выразим искомую силу $F_2$:

$F_2 = F_{тяж} + F_{тр}$

Подставим известные значения:

$F_2 = 0,5 \text{ Н} + 2,0 \text{ Н} = 2,5$ Н

Ответ: чтобы переместить магнит по доске вертикально вверх, надо приложить силу 2,5 Н.