ID: 00016659
Тяжёлый груз тащат по шероховатой горизонтальной поверхности, прикладывая к нему постоянную по модулю внешнюю силу $F$, направленную под постоянным углом $\alpha$ к горизонту (см. рисунок). Затем угол $\alpha$ увеличивают, оставляя модуль $F$ прежним. При этом груз не отрывается от поверхности.
Как в результате этого изменяются модуль силы сухого трения между грузом и поверхностью и работа действующей на груз внешней силы $F$?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины в порядке: модуль силы трения, работа силы $F$. Цифры в ответе могут повторяться.
Ответ дайте в виде последовательности цифр.
Источник: ФИПИ
Груз едет по шершавому полу, и тянут его под углом. Разложим силу $F$ на две части: горизонтальную $F\cos\alpha$ (она и тащит груз вперёд) и вертикальную $F\sin\alpha$ (она тянет груз вверх и как бы «разгружает» пол). Чем сильнее задираем угол, тем больше уходит в вертикаль и меньше остаётся на горизонталь. Это и решает обе величины.
Сила сухого трения скольжения равна $F_{тр}=\mu N$, а реакция опоры (то, с какой силой пол давит на груз) находится из равновесия по вертикали: $N=mg-F\sin\alpha$. Увеличиваем угол $\alpha$ — растёт $\sin\alpha$, значит вертикальная подъёмная часть $F\sin\alpha$ становится больше, и пол давит слабее: $N$ уменьшается. А раз $N$ меньше — и трение $F_{тр}=\mu N$ уменьшается. Это цифра 2.
Работу считает только та часть силы, что направлена вдоль движения, то есть горизонтальная: $A=F\cos\alpha\cdot s$, где $s$ — пройденный путь. Задираем угол — $\cos\alpha$ становится меньше, толкающая вперёд часть слабеет, и на том же пути сила совершает меньшую работу: $A$ уменьшается. Это снова цифра 2.