Брусок массой 0,5 кг прижат к вертикальной стене силой 10 Н, направленной перпендикулярно стене. Коэффициент трения скольжения между бруском и стеной равен 0,4. Какую минимальную силу надо приложить к бруску по вертикали, чтобы равномерно поднимать его вертикально вверх?

Решение задачи по физике (уровень средней школы) Даны: - масса бруска m = 0,5 кг - сила, прижимающая брусок к стене, Fh = 10 Н (перпендикулярно стене, то есть нормальная реакция N = 10 Н) - коэффициент трения mu = 0,4 - ускорение свободного падения g ≈ 9,8 м/с² - задача: минимальная вертикальная сила, чтобы поднимать брусок вверх с постоянной скоростью 1) Вычислим вес бруска W = m g = 0,5 · 9,8 ≈ 4,9 Н 2) Максимальная сила трения, которая может удерживать брусок на стене F_f,max = mu · N = 0,4 · 10 = 4,0 Н 3) Условие равновесия по вертикали без движения Если приложенная вертикальная сила Fv находится в диапазоне, можно удерживать брусок без движения, так как сила трения подстраивается в пределах [-F_f,max; +F_f,max]: W - Fv ≤ F_f,max и W - Fv ≥ -F_f,max то есть Fv ∈ [W - F_f,max, W + F_f,max]. Подставим числа: W - F_f,max = 4,9 - 4,0 = 0,9 Н W + F_f,max = 4,9 + 4,0 = 8,9 Н Итак, без движения можно удерживать брусок при Fv в диапазоне от 0,9 Н до 8,9 Н. 4) Минимальная сила для поднятия вверх Чтобы начать движение вверх и поддерживать его на постоянной скорости, направление трения станет противоположным движению (трение будет действовать вниз). Таким образом, для равномерного подъёма (нулевой остаточный ускорение, т. е. сумма сил вдоль стены равна нулю) нужна вертикальная сила: Fv = W + F_f,max = 4,9 Н + 4,0 Н = 8,9 Н. Ответ: минимальная вертикальная сила примерно 8,9 Н (около 9 Н).