ID: 00008504
На горизонтальной плоскости находится брусок массой 1 кг. Если к бруску прикладывают горизонтальную силу F = 10 Н, как показано на рисунке a , 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 : работа силы F при перемещении бруска на расстояние 10 м; вес бруска?
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
Разберём, как изменятся вес бруска и работа силы F, когда силу прикладывают под углом (ситуация «после») вместо горизонтального направления (ситуация «до»).
Вес бруска по модулю равен силе реакции опоры N. В ситуации «до» сила F горизонтальна, поэтому по вертикали: N = Mg и вес P = Mg.
В ситуации «после» сила F направлена под углом \alpha к горизонту, её вертикальная составляющая F\sin\alpha тянет брусок вверх. Уравнение по вертикали даёт: N = Mg - F\sin\alpha
Значит, вес P' = Mg - F\sin\alpha меньше прежнего Mg — вес уменьшился.
Теперь работа силы F на одном и том же перемещении S. В ситуации «до» сила направлена вдоль перемещения (\cos 0° = 1): A_1 = F S \cos 0° = F S
В ситуации «после» сила под углом 30° к перемещению: A_2 = F S \cos 30° = F S \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0{,}87\, F S
Поскольку \cos 30° \lt 1, работа A_2 \lt A_1 — работа силы F уменьшилась.
Итак, и вес бруска, и работа силы F уменьшаются.