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.