Сила Трения — Задание 2 ЕГЭ по физике №00047302

Тянут доску, а брусок лежит сверху. Пока сила маленькая, брусок едет вместе с доской: его увлекает за собой трение покоя со стороны доски. Если тянуть всё сильнее, доска разгоняется быстрее, и в какой-то момент трения уже не хватает, чтобы брусок поспевал за ней, — он начинает соскальзывать.

Шаг 1. Наибольшее ускорение бруска. По горизонтали на брусок действует только сила трения со стороны доски. Её наибольшее значение $\mu N=\mu mg$. По второму закону Ньютона самое большое ускорение, которое она может дать бруску:

$$a_{\max}=\dfrac{\mu mg}{m}=\mu g=0{,}2\cdot10=2\ \text{м/с}^2$$

Шаг 2. На пороге соскальзывания брусок и доска ещё движутся вместе, с одним ускорением $a_{\max}$. Стол гладкий, поэтому всю систему «доска + брусок» разгоняет только сила $F$:

$$F=(M+m)a_{\max}=(1+0{,}2)\cdot2=2{,}4\ \text{Н}$$

Проверим себя крайним случаем: если бы доска была почти невесомой, тянуть пришлось бы фактически один брусок, и ответ совпал бы с наибольшей силой трения $\mu mg=0{,}2\cdot0{,}2\cdot10=0{,}4$ Н. Тяжёлую доску тоже надо разгонять, поэтому ответ больше: на доску уходит $M a_{\max}=1\cdot2=2$ Н, всего $0{,}4+2=2{,}4$ Н.