Тема . №21 Качественная задача

.08 Задания СтатГрада

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №21 качественная задача
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#122410

На шероховатом горизонтальном столе покоится небольшой брусок. К нему прикладывают очень маленькую силу  ⃗
F  , направленную под углом α  к горизонту (см. рисунок). Затем, не меняя этого угла, модуль силы F⃗  начинают медленно увеличивать. Опираясь на законы физики, опишите характер движения бруска и изобразите график зависимости модуля силы трения f  , действующей на брусок, от модуля силы F  . Коэффициент трения μ  между столом и бруском постоянен. Объясните построение графика, указав явления и закономерности, которые Вы при этом использовали.

PIC

Источники: Статград 20.12.2021 Физика 1

Показать ответ и решение

При малых значениях силы F  брусок покоится под действием силы трения покоя. Запишем второй закон Ньютона для этого случая

⃗F + ⃗f1 +m ⃗g = ⃗0.

Спроецируем на горизонтальную ось

F cosα =f1.

При увеличениии модуля силы F  его горизонтальная проекция увеличивается Fx = Fcosα  , а модуль силы нормальной реакции опоры N = mg − F sinα  уменьшается. По закону Амонтона-Кулона сила трения покоя

f ≤ μN.

Поэтому при достижении силой трения покоя максимального значения μN  брусок будет скользить по столу с ускорением     a  . Запишем второй закон Ньютона для этого случая

F⃗+ ⃗f2+ ⃗N + m⃗g = m ⃗a.

Рассмотрим проекцию на вертикальную ось

Fsinα+ N = mg.

Рассмотрим проекцию на горизонтальную ось

Fcosα− f2 = ma,

где f2 = μN = μ(mg − F sinα)  - сила трения скольжения.
При достижении модулем силы значения        mg
Fmax = sinα-  сила нормальной реакции опоры N  занулится, поэтому брусок оторвется от стола и сила трения покоя занулится.
В конечном итоге, получаем, что сначала сила трения будет расти линейно по закону

f = F cosα.
 1

Далее будет точка излома, в которой закон изменения силы трения поменяет свой вид и будет подчиняться следующему закону

f2 = μ(mg − Fsinα).

Т.е. линейно падать с углом sinα  .
Координату по F0  точки излома найдем, приравняв f1  и f2

F0cosα= μ(mg − F0sinα),

F0 = ---μmg----.
     cosα +μsinα

Окончательно, график зависимости модуля силы трения f  от F  будет выглядить следующим образом

PIC

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!