Реши задание на изображении
Краткий ответ
Вопросы к параграфу
Виды трения:
- трение покоя — нога не скользит по земле;
- трение скольжения — санки скользят по снегу;
- трение качения — колесо катится по дороге.
Сила трения покоя зависит от внешней силы, стремящейся сдвинуть тело, а её максимальное значение — от коэффициента трения и силы реакции опоры.
Формулы: \[ F_{\text{тр.пок}}^{\max}=\mu_{\text{пок}}N, \qquad F_{\text{тр.ск}}=\mu_{\text{ск}}N. \]
Трение уменьшают с помощью смазки, обработки поверхностей, подшипников и замены скольжения качением.
Полезное трение: ходьба, письмо, торможение автомобиля, сцепление колёс с дорогой, удержание предметов в руках.
Почему используется \(N\), а не \(mg\)?
Трение возникает из-за взаимодействия соприкасающихся поверхностей, поэтому зависит от силы их прижатия \(N\). На горизонтальной поверхности без дополнительных вертикальных сил \(N=mg\), но в общем случае эти силы не равны.
Упражнение 19
1
Пусть поезд движется вправо.
- а) Поезд разгоняется: сила трения покоя действует на книгу вправо, вместе с поездом.
- б) Поезд движется равномерно:
\[ F_{\text{тр.пок}}=0. \] - в) Поезд тормозит: сила трения покоя действует на книгу влево, то есть против движения поезда.
Трение стремится не дать книге скользить относительно стола.
2
По графику можно взять точку:
\[ N=4\ \text{Н},\qquad F_{\text{тр.пок}}^{\max}=2\ \text{Н}. \]
Тогда
\[ \mu=\frac{F_{\text{тр.пок}}^{\max}}{N} =\frac{2}{4}=0{,}5. \]
Ответ:
\[ \boxed{\mu=0{,}5}. \]
3
Дано:
\[ T=12\ \text{Н},\qquad \alpha=60^\circ,\qquad \mu=0{,}3. \]
Так как коробку тянут равномерно,
\[ T\cos\alpha=F_{\text{тр}}=\mu N. \]
Найдём реакцию опоры:
\[ N=\frac{T\cos60^\circ}{\mu} =\frac{12\cdot0{,}5}{0{,}3}=20\ \text{Н}. \]
По вертикали:
\[ N+T\sin60^\circ=mg. \]
При \(g\approx10\ \text{Н/кг}\):
\[ mg=20+12\cdot0{,}866\approx30{,}4\ \text{Н}, \]
\[ m\approx\frac{30{,}4}{10}\approx3{,}04\ \text{кг}. \]
Ответ:
\[ \boxed{m\approx3\ \text{кг}}. \]
Проверка:
\[ F_{\text{тр}}=\mu N=0{,}3\cdot20=6\ \text{Н}, \]
\[ T\cos60^\circ=12\cdot0{,}5=6\ \text{Н}. \]
4
Скорость автомобиля:
\[ v_0=54\ \frac{\text{км}}{\text{ч}}=15\ \frac{\text{м}}{\text{с}}. \]
Сила трения создаёт тормозное ускорение:
\[ a=\mu g. \]
Используем формулу
\[ v^2=v_0^2-2\mu gs. \]
При остановке \(v=0\), поэтому
\[ s=\frac{v_0^2}{2\mu g}. \]
Подставим значения:
\[ s=\frac{15^2}{2\cdot0{,}6\cdot10} =\frac{225}{12}=18{,}75\ \text{м}. \]
Формула тормозного пути:
\[ \boxed{s=\frac{v_0^2}{2\mu g}}. \]
Ответ:
\[ \boxed{s\approx18{,}8\ \text{м}\approx19\ \text{м}}. \]
Задание 5
- Взять деревянный брусок с динамометром.
- Поставить его на широкую грань и равномерно тянуть по поверхности.
- Записать показание динамометра — оно равно силе трения скольжения.
- Перевернуть брусок на узкую грань и повторить опыт, сохранив ту же массу и ту же поверхность.
- Сравнить показания.
Показания динамометра будут примерно одинаковыми. Значит, при одинаковых материалах и силе реакции опоры сила трения скольжения практически не зависит от площади соприкосновения.
