Динамика — Задание 20 ОГЭ по физике №00040105

Слово «равномерно и прямолинейно» — самое важное в условии. Оно означает, что скорость не меняется, ускорения нет, а значит по первому закону Ньютона все силы уравновешены. Дальше остаётся аккуратно разложить силы на горизонтальные и вертикальные.

Какие силы действуют на коробку.

• сила тяжести $mg$ — вниз;
• сила реакции опоры $N$ — вверх от поверхности;
• сила упругости пружины $F_{\text{упр}}$ — горизонтально, вперёд;
• сила трения скольжения $F_{\text{тр}}$ — горизонтально, назад.

Шаг 1. Сила, с которой тянет пружина. По закону Гука сила упругости пропорциональна удлинению:

$$F_{\text{упр}}=kx,$$

где $k=200\ \text{Н/м}$ — жёсткость пружины, $x=0{,}2$ м — её удлинение.

$F_{\text{упр}}=200\cdot0{,}2=40\ \text{Н}$.

Шаг 2. Горизонталь: трение равно тяге. Раз движение равномерное, горизонтальные силы компенсируют друг друга:

$F_{\text{тр}}=F_{\text{упр}}=40\ \text{Н}$.

Шаг 3. Вертикаль: чему равна сила реакции опоры. По вертикали тоже равновесие, а пружина тянет строго горизонтально и вертикаль не трогает:

$N=mg=10\cdot10=100\ \text{Н}$ (берём $g=10\ \text{м/с}^{2}$).

Шаг 4. Коэффициент трения. Сила трения скольжения связана с прижимающей силой формулой

$$F_{\text{тр}}=\mu N\ \Rightarrow\ \mu=\dfrac{F_{\text{тр}}}{N}.$$

$\mu=\dfrac{40}{100}=0{,}4$.

Коэффициент трения — число без единиц измерения; $0{,}4$ — вполне типичное значение для шершавых поверхностей.