ID: 00017170
На фотографии представлена установка для преобразования электрической энергии в механическую с помощью электродвигателя (1). Нить (2) равномерно перемещает каретку (3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика $A$ секундомер (4) включается, а при прохождении каретки мимо датчика $B$ секундомер выключается. Дисплей (5) секундомера в этот момент показан слева от датчика. Какова сила трения скольжения между кареткой и направляющей, если при силе тока, зафиксированной амперметром (6), и напряжении, которое показывает вольтметр (7), модуль работы силы трения, возникающей при движении каретки, составляет $0,05$ от работы электрического тока? Показания приборов: $t = 3,98$ с; $U = 4,6$ В; $I = 0,22$ А; пройденный путь $S = 26$ см.
(см. рисунок)
Источник: Сборник Гиголо
Электродвигатель «питается» работой электрического тока, и небольшая её часть (по условию $0,05$) тратится на преодоление трения. Приравняем модуль работы силы трения к этой доле работы тока, а работу трения выразим через силу и путь.
За время $t$ при напряжении $U$ и токе $I$: $A_{эл}=UIt$.
По условию $|A_{тр}|=\alpha A_{эл}$, где $\alpha=0,05$. С другой стороны, при равномерном движении модуль работы трения $|A_{тр}|=F_{тр}\,S$. Приравниваем: $F_{тр}\,S=\alpha UIt$.
$F_{тр}=\dfrac{\alpha UIt}{S}=\dfrac{0,05\cdot4,6\cdot0,22\cdot3,98}{0,26}\approx0,77$ Н.
F_тр ≈ 0,77 Н