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.