Динамика — Задание 6 ЕГЭ по физике №00042974

Что тут происходит. Брусок с грузом сверху равномерно тянут ниткой вверх по наклонной доске. Во втором опыте груз снимают и тянут брусок так же равномерно. Нужно сравнить, какую по модулю работу совершает сила трения на одном и том же перемещении и с какой силой натянута нить.

Сначала найдём силу трения. Брусок скользит, поэтому $F_{\text{тр}}=\mu N$. Поперёк доски брусок не движется, поэтому реакция опоры уравновешивает прижимающую часть силы тяжести: $N=mg\cos\alpha$, где $m$ — масса всего, что едет по доске. Значит, $$F_{\text{тр}}=\mu mg\cos\alpha$$ Груз сняли — $m$ уменьшилась, $\mu$ и угол те же, поэтому сила трения уменьшилась.

Работа силы трения. Сила трения направлена против движения, её работа на перемещении $s$ по модулю равна $$|A_{\text{тр}}|=F_{\text{тр}}\cdot s$$ Перемещение по условию одно и то же, сила трения уменьшилась — значит, модуль работы уменьшился. Цифра 2.

Сила натяжения нити. Брусок едет равномерно, значит вдоль доски силы уравновешены. Нить тянет вверх, а вниз вдоль доски брусок тянут две силы: скатывающая часть силы тяжести $mg\sin\alpha$ и сила трения (она против движения, то есть тоже вниз). Получаем: $$T=mg\sin\alpha+\mu mg\cos\alpha$$ Оба слагаемых пропорциональны массе, масса уменьшилась — сила натяжения уменьшилась. Цифра 2.

Проверим себя: без груза брусок легче и слабее прижат к доске, поэтому тянуть его вверх легче и трение «съедает» меньше энергии. Обе величины уменьшились.