Ты работаешь без интернета

Какой именно вопрос нужно разобрать? Пришли его текст (или фото задания) — отвечу и объясню решение.

Вот подробный разбор всех заданий из Упражнения 19. В школьном курсе физики обычно принимают ускорение свободного падения \(g \approx 10\) м/с² (если в вашем классе требуют точнее, то \(g = 9{,}8\) м/с²).

1. Сила трения покоя на книгу в поезде

Сила трения покоя всегда направлена против того, куда тело могло бы скользить, удерживая его на месте относительно поверхности.

• а) Поезд разгоняется. Книга стремится остаться на месте по инерции, значит, относительно стола она «хочет» сдвинуться назад. Следовательно, сила трения покоя направлена вперёд, по ходу движения поезда (именно она заставляет книгу ускоряться вместе с вагоном).
• б) Поезд движется равномерно. Ускорение равно нулю. Книга движется с постоянной скоростью, значит, никакие горизонтальные силы на неё не действуют. Сила трения покоя равна нулю.
• в) Поезд тормозит. Книга по инерции стремится двигаться вперёд. Чтобы не скользить, на неё должна действовать сила трения, направленная назад, против движения поезда.

---

2. Коэффициент трения по графику (рис. 56)

Максимальная сила трения покоя вычисляется по формуле \(F_{\text{тр.п}} = \mu N\), где \(\mu\) — коэффициент трения. Следовательно, \(\mu = \frac{F_{\text{тр.п}}}{N}\). На графике видно, что прямая проходит через точку: при \(N = 2\) Н сила \(F_{\text{тр.п}} = 1\) Н (или при \(N = 4\) Н, \(F = 2\) Н). Считаем: \[ \mu = \frac{1}{2} = 0{,}5 \] Ответ: ученик получил коэффициент трения 0,5.

---

3. Коробка и верёвка под углом

Дано: \(T = 12\) Н (сила натяжения) \(\alpha = 60^\circ\) \(\mu = 0{,}3\) \(g \approx 10\) м/с² Найти: \(m\) — ?

Решение: Так как коробку тянут равномерно, равнодействующая всех сил равна нулю. На коробку действуют: сила тяжести \(mg\), реакция опоры \(N\), сила натяжения \(T\) и сила трения скольжения \(F_{\text{тр}}\). Запишем проекции сил:

• По горизонтали (ось \(Ox\)): \(T \cos\alpha = F_{\text{тр}}\)
• По вертикали (ось \(Oy\)): \(N + T \sin\alpha = mg\) (верёвка приподнимает коробку, поэтому \(N = mg - T \sin\alpha\))
• Сила трения: \(F_{\text{тр}} = \mu N\)

Подставим \(N\) и \(F_{\text{тр}}\) в уравнение для горизонтали: \[ T \cos\alpha = \mu (mg - T \sin\alpha) \] Выразим массу \(m\): \[ m = \frac{T(\cos\alpha + \mu \sin\alpha)}{\mu g} \] Подставляем числа (\(\cos 60^\circ = 0{,}5\), \(\sin 60^\circ \approx 0{,}866\)): \[ m = \frac{12 \cdot (0{,}5 + 0{,}3 \cdot 0{,}866)}{0{,}3 \cdot 10} = \frac{12 \cdot (0{,}5 + 0{,}2598)}{3} \approx 3{,}04 \text{ кг} \] (Если считать с \(g = 9{,}8\), масса получится \(\approx 3{,}1\) кг). Ответ: масса коробки \(\approx 3\) кг.

---

4. Тормозной путь автомобиля

Дано: \(v_0 = 54\) км/ч \(= 15\) м/с \(v = 0\) (автомобиль остановился) \(\mu = 0{,}6\) Найти: формулу для пути \(S\) и его значение.

Решение: Единственная сила, тормозящая автомобиль по горизонтали — сила трения: \(F_{\text{тр}} = \mu mg\). По второму закону Ньютона ускорение автомобиля: \(a = \frac{F_{\text{тр}}}{m} = \mu g\) (направлено против движения). Из кинематики формула пути при равноускоренном торможении: \[ S = \frac{v_0^2}{2a} \] Подставляем ускорение и получаем искомую формулу: \[ S = \frac{v_0^2}{2\mu g} \] Считаем: \[ S = \frac{15^2}{2 \cdot 0{,}6 \cdot 10} = \frac{225}{12} = 18{,}75 \text{ м} \] Ответ: формула \(S = \frac{v_0^2}{2\mu g}\); тормозной путь \(18{,}75\) м (или \(\approx 19{,}1\) м при \(g = 9{,}8\)).

---

ЗАДАНИЕ 5 (исследование)

Чтобы доказать, что сила трения скольжения не зависит от площади, возьми деревянный брусок. Положи его сначала на самую широкую грань, а затем на самую узкую (или на бок). Прицепи динамометр и равномерно тяни по столу, замеряя силу трения в обоих случаях. Так как масса бруска одинаковая, показания динамометра будут одинаковыми. Это докажет, что от площади контакта сила трения не зависит.

Упражнение 19

1. Сила трения покоя, действующая на книгу

Направление движения поезда считаем вперёд.

Случай	Куда направлена сила трения покоя
а) поезд разгоняется	вперёд, в сторону движения поезда
б) поезд движется равномерно	сила трения покоя равна нулю
в) поезд тормозит	назад, против движения поезда

Кратко:
а) книга «отстаёт» от стола → трение тянет её вперёд;
б) ускорения нет → горизонтальная сила не нужна;
в) книга «продолжает» двигаться вперёд → трение действует назад.

---

2. Коэффициент трения по графику

Максимальная сила трения покоя:

\[ F_{\text{тр.пок.max}}=\mu N \]

По графику берём удобную точку, например:

\[ N=4\ \text{Н},\qquad F_{\text{тр.пок.max}}=2\ \text{Н} \]

Тогда:

\[ \mu=\frac{F_{\text{тр.пок.max}}}{N}=\frac{2}{4}=0{,}5 \]

Ответ: \(\mu=0{,}5\).

---

3. Масса коробки

Дано:

\[ T=12\ \text{Н},\qquad \alpha=60^\circ,\qquad \mu=0{,}3 \]

Коробку тянут равномерно, значит равнодействующая сила равна нулю.

По горизонтали:

\[ T\cos\alpha=F_{\text{тр}} \]

По вертикали сила реакции опоры:

\[ N=mg-T\sin\alpha \]

Сила трения:

\[ F_{\text{тр}}=\mu N=\mu(mg-T\sin\alpha) \]

Получаем:

\[ T\cos\alpha=\mu(mg-T\sin\alpha) \]

Отсюда:

\[ m=\frac{T(\cos\alpha+\mu\sin\alpha)}{\mu g} \]

Подставляем \(g\approx10\ \text{Н/кг}\):

\[ m=\frac{12(0{,}5+0{,}3\cdot0{,}866)}{0{,}3\cdot10} \]

\[ m=\frac{12\cdot0{,}760}{3}\approx3{,}0\ \text{кг} \]

Ответ: \(m\approx3\ \text{кг}\).
Если брать \(g=9{,}8\ \text{Н/кг}\), получится примерно \(3{,}1\ \text{кг}\).

---

4. Тормозной путь автомобиля

Переведём скорость:

\[ 54\ \text{км/ч}=15\ \text{м/с} \]

При торможении автомобиль движется только под действием силы трения:

\[ F_{\text{тр}}=\mu mg \]

По второму закону Ньютона:

\[ ma=\mu mg \]

\[ a=\mu g \]

Формула тормозного пути:

\[ s=\frac{v^2}{2a}=\frac{v^2}{2\mu g} \]

Подставляем:

\[ s=\frac{15^2}{2\cdot0{,}6\cdot10} \]

\[ s=\frac{225}{12}=18{,}75\ \text{м} \]

Ответ: \(s\approx19\ \text{м}\) (точнее \(18{,}75\ \text{м}\)).
При \(g=9{,}8\ \text{Н/кг}\) получится примерно \(19{,}1\ \text{м}\).

---

Задание 5. Исследование зависимости силы трения скольжения от площади

План опыта:

1. Возьми брусок и динамометр.
2. Положи брусок на стол большой гранью и равномерно тяни динамометром. Запиши силу \(F_1\).
3. Переверни брусок на меньшую грань — масса и материал остаются теми же — и снова тяни равномерно. Запиши силу \(F_2\).
4. Сравни результаты.

При равномерном движении динамометр показывает силу тяги, равную силе трения скольжения:

\[ F_{\text{тяги}}=F_{\text{тр}} \]

Опыт показывает, что:

\[ F_1\approx F_2 \]

Вывод: сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел, если материал поверхностей и сила нормального давления одинаковы.