ID: 00007384
На горизонтальной плоскости находится брусок массой 1 кг. Если к бруску прикладывают горизонтальную силу F = 10 Н, как показано на рисунке а, то он движется по плоскости с ускорением. Коэффициент трения между поверхностью бруска и плоскостью равен 0,5.
Как изменятся следующие физические величины, если, не изменяя модуля силы, изменить ее направление так, как показано на рисунке б: вес бруска; модуль действующей на брусок силы трения?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Ситуация «до» (сила горизонтальна):
Второй закон Ньютона в проекции на вертикальную ось (тело не движется вертикально):
N_1 - mg = 0 \implies N_1 = mg
Вес тела — это модуль силы реакции опоры: P_1 = N_1 = mg.
Сила трения скольжения:
f_1 = \mu N_1 = \mu mg
Ситуация «после» (сила направлена под углом \alpha к горизонту):
Вертикальная составляющая силы F: F_y = F\sin\alpha (направлена вверх).
Второй закон Ньютона по вертикали:
N_2 + F\sin\alpha - mg = 0 \implies N_2 = mg - F\sin\alpha
Новый вес бруска:
P_2 = N_2 = mg - F\sin\alpha \lt mg = P_1
Вес уменьшился (стал меньше, чем mg).
Новая сила трения:
f_2 = \mu N_2 = \mu(mg - F\sin\alpha) \lt \mu mg = f_1
Сила трения уменьшилась.