На столе в купе поезда лежит книга. Изобразите силу трения покоя, действующую на книгу, в следующих случаях: а) поезд разгоняется 6) поезд движется на прямолинейном участке пути равномерно в) поезд тормозит

Ниже как рассмотреть задачу и как «изобразить» силу трения покоя на книге в каждом случае. Мы будем рассуждать в инерциальной системе (из Lab), где сила трения покоя пропорциональна ускорению поезда и не превосходит максимальное статическое трение F_max = μ_s N, N = m g. Общие моменты - Если книга не скользит относительно столика, на неё действует сила трения покоя F_s, направленная так, чтобы обеспечить ускорение книги вместе с поездом: F_s = m a_train. - Нормальная сила N = m g. - Максимальная сила трения покоя: F_max = μ_s m g. Чтобы книга не скользила, требуемая F_s = m a_train должна быть не больше F_max, то есть a_train ≤ μ_s g. - В случаях с превышением F_max книга начнет скользить; тогда действует кинетическое трение F_k ≈ μ_k m g в направлении, противоположном относительному скольжению. Задача: три случая а) поезд разгоняется - Направление силы трения: вперёд, в направлении движения поезда. - Если книга не скользит: F_s = m a_train (на book в направление вперёд). - Условие без скольжения: a_train ≤ μ_s g. В этом случае сила трения изображается как стрелка вперед на книге. - Примечание: если a_train > μ_s g, книга начинает скользить, и сила трения покоя не может удержать её; будет действовать кинетическое трение F_k = μ_k m g вперед (макс). Но в рамках задачи про силу трения покоя обычно предполагают случай без скольжения. б) поезд движется на прямолинейном участке пути равномерно - Ускорение a_train = 0. - Сила трения покоя: F_s = 0 (нет нужды в горизонтальном тяговом ходе, чтобы держать книгу на месте относительно столика). - Изображение: отсутствие горизонтальной стрелки F_s; вес W = m g вниз и нормальная N = m g вверх. в) поезд тормозит - Направление силы трения: назад, против направления движения поезда (которое считается вперёд). - Если книга не скользит: F_s = m |a_train| направлена назад. - Условие без скольжения: |a_train| ≤ μ_s g. В этом случае сила трения покоя изображается как стрелка назад на книге. - Примечание: если торможение настолько сильное, что |a_train| > μ_s g, книга начнёт скользить вперёд по поверхности поезда; тогда действует кинетическое трение F_k = μ_k m g назад. Простой набор инструкций для рисунка - Всегда рисуйте книгу на столе: сверху вниз — вес W = m g, вверх — нормальная N = m g. - Вариант а) разгон: добавьте горизонтальную стрелку F_s вперед, длина пропорциональна m a_train; подпишите F_s = m a_train (при условии без скольжения). - Вариант б) равномерное движение: горизонтальная стрелка F_s отсутствует (или длина ноль); подпишите F_s = 0. - Вариант в) торможение: добавьте горизонтальную стрелку F_s назад (на книгу в сторону задней стенки вагона); подпишите F_s = m |a_train| (при условиях без скольжения). Короткое резюме - Разгон: F_s вперед, величина m a; условие без скольжения a ≤ μ_s g. - Равномерный ход: F_s = 0. - Торможение: F_s назад, величина m |a|; условие без скольжения |a| ≤ μ_s g. - При нарушении условия без скольжения книга начнет скользить; заменяйте F_s на μ_s m g (макс) или μ_k m g в зависимости от режима скольжения. Если нужно, могу привести конкретные примеры чисел (например, взять μ_s = 0.3, m = 1 кг, g ≈ 9.8 м/с^2) и построить числовые примеры для каждого случая.