ID: 00016614
Маленький брусок перемещают на расстояние $S$ по шероховатой горизонтальной поверхности, прикладывая к нему горизонтально направленную силу $F$. Коэффициент трения между бруском и поверхностью всюду равен $\mu$.
Затем к этому бруску прикладывают такую же по модулю силу, направленную под углом в сторону поверхности (вниз к поверхности, см. рисунок), и брусок перемещается на такое же расстояние по той же самой поверхности.
Определите, как по сравнению с предыдущим случаем изменятся модуль силы трения между бруском и поверхностью и работа силы реакции поверхности.
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
Сила трения скольжения держится на прижиме к поверхности — на силе нормальной реакции $N$. Поэтому сначала разберёмся, как меняется $N$ при наклоне силы вниз. А работа реакции опоры — отдельный приятный сюрприз: реакция всегда перпендикулярна движению.
Первый случай: сила горизонтальна, по вертикали только тяжесть и реакция, поэтому $N_1 = mg$ и трение $F_{\text{тр}1} = \mu mg$. Второй случай: сила наклонена вниз, её вертикальная составляющая $F\sin\alpha$ дополнительно прижимает брусок к полу, поэтому $N_2 = mg + F\sin\alpha$ — больше прежнего. Трение $F_{\text{тр}2} = \mu N_2 = \mu(mg + F\sin\alpha)$ тоже больше. Сила трения увеличится.
Сила нормальной реакции $N$ направлена вертикально (перпендикулярно полу), а брусок едет горизонтально. Сила перпендикулярна перемещению → её работа равна нулю в обоих случаях ($A = N\cdot s\cdot\cos 90^\circ = 0$). Был ноль — остался ноль. Работа не изменится.