ID: 00016597
Тяжёлая бусинка, насаженная на тонкий жёсткий гладкий горизонтальный стержень, движется по нему под действием постоянной силы F, направленной под углом \alpha к стержню. Сила, с которой бусинка давит на стержень, направлена вверх. Модуль силы F увеличивают, не изменяя её направления.
Как в результате этого изменятся следующие физические величины:
а) модуль силы взаимодействия стержня и бусинки;
б) работа, совершаемая силой F при перемещении бусинки на 1 м?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Бусинка может ехать только вдоль стержня — поперёк её держит сам стержень. Значит разложим силу F на две части: вдоль стержня (она и двигает бусинку) и поперёк, вверх (вертикальная составляющая F\sin\alpha). По вертикали бусинка не двигается, поэтому там всё уравновешено.
По вертикали на бусинку действуют: вверх — составляющая силы F\sin\alpha, вниз — тяжесть mg и реакция стержня N (раз бусинка давит на стержень вверх, стержень давит на неё вниз). Равновесие: F\sin\alpha = mg + N, откуда N = F\sin\alpha - mg. Угол не меняем, а F растёт — значит F\sin\alpha растёт, и N тоже растёт. Сила взаимодействия увеличится.
Работу совершает составляющая вдоль перемещения: A = F\cos\alpha\cdot s, где s = 1 м. Угол прежний, F больше — значит и работа больше. Работа увеличится.
Ответ: 11