ID: 00004254
Брусок массой 1 кг покоится на горизонтальной поверхности. Какую горизонтальную силу нужно приложить к бруску, чтобы он мог двигаться с ускорением 2 м/с^2? Коэффициент трения между бруском и поверхностью равен 0,1.
Источник: ФИПИ
m = 1 \text{ кг}
\mu = 0{,}1
a = 2 \text{ м/с}^2
g = 10 \text{ м/с}^2
F — ?
Рисуем силы, действующие на брусок: горизонтальная сила F вправо, сила трения F_{\text{тр}} влево, сила тяжести mg вниз, реакция опоры N вверх.
Второй закон Ньютона вдоль вертикальной оси (ускорения нет):
N - mg = 0 \implies N = mg
Сила трения скольжения по закону Амонтона–Кулона:
F_{\text{тр}} = \mu N = \mu m g
Второй закон Ньютона вдоль горизонтальной оси:
F - F_{\text{тр}} = ma
Выражаем искомую силу:
F = F_{\text{тр}} + ma = \mu m g + ma
Подставляем числа:
F = 0{,}1 \cdot 1 \cdot 10 + 1 \cdot 2 = 1 + 2 = 3 \text{ Н}
F = 3 \text{ Н}
3