Брусок массой 1 кг лежит на горизонтальной шероховатой поверхности. К нему прикладывают силу F, направленную под углом 60 к горизонту. Модуль этой силы равен 4 Н. Коэффициент трения между бруском и поверхностью равен 0,6. Чему равен модуль силы трения, действующей со стороны поверхности на брусок? Ответ приведите в ньютонах.
Примечание.
Если вы попытаетесь вычислить силу трения исходя из предположения, что тело движется, получится иррациональный ответ - это еще одна подсказка, которая указывает, что необходимо обратить внимание на то, что тело покоится.
Классно, давай разберёмся вместе.
Что у нас дано:
- масса бруска m = 1 кг, угол наклона силы F к горизонту α = 60°, модуль F = 4 Н
- коэффициент трения μ = 0,6
- поверхность горизонтальная, брусок может быть в состоянии покоя
Сделаем разбор по шагам.
1) Вертикальные силы и нормальная реакция
- Горизонтальная компонента F по оси x: F cos60 = 4 * 0.5 = 2 Н
- Вертикальная компонента F по оси y: F sin60 = 4 * √3/2 ≈ 3,464 Н ( upwards )
- Вес: mg ≈ 1 кг * g (возьмём g ≈ 9,8 м/с², или можно взять 10 — результат останется тем же по порядку)
- Нормальная сила N уравновешивает вертикальные силы: N + F sin60 = mg
N = mg - F sin60 ≈ 9,8 - 3,464 ≈ 6,336 Н (или ≈ 6,5 Н при g = 10)
2) Максимальная сила трения при покое
- μ_s N ≈ 0,6 * 6,336 ≈ 3,80 Н (или ≈ 3,92 Н при g = 10)
3) Что делает сила F по горизонтали
- Горизонтальная составляющая F cos60 = 2 Н стремится сдвинуть брусок.
4) Состояние покоя и модуль силы трения
- Так как требуемое противодействие из-за трения — 2 Н, а максимальная сила трения при покое ≈ 3,8–3,9 Н, условие сохраняется: 2 Н ≤ μ_s N.
- Следовательно, брусок остается в покое, и сила трения принимает именно значение, необходимое для баланса: fтр = F cos60 = 2 Н.
Ответ: модуль силы трения = 2 Н.
Почему твоё решение 0 Н неверно:
- Фрикция — это сила, тормозящая попытку тела сдвинуться. Даже если тело не движется, статическая сила трения принимает значение, нужное для равновесия по горизонтали. В нашем случае горизонтальная компонента F составляет 2 Н, поэтому трение должно компенсировать именно её, т.е. fтр = 2 Н. Нуль не может быть правильным ответом, если есть попытка сдвига.
Если хочешь, могу проверить численные значения с другим g (например, 9,81 м/с²) и показать, как получается примерно те же 2 Н.
Пожалуйста, оцени мой ответ лайком или дизлайком.
