Просто об электротехнике, электронике, математике, физике
Просто об электротехнике, электронике, математике, физике
Категория: Сила трения

Сила трения: продолжение

Эта статья продолжает  блок статей, связанных с определением силы трения в разных ситуациях. Для начала нужно четко себе представить, что, пока тело неподвижно, сила трения равна той силе, с которой воздействуют на тело, и только после того, как  тело сдвинется с места, сила трения больше не изменяется. Также помним обязательно тот факт, что произведение коэффициента трения на силу реакции опоры – это сила трения скольжения, и работает эта формула только когда тело уже движется.

Задача 1. Бусинка массой г соскальзывает по вертикальной нити. Определить ускорение бусинки и силу натяжения нити, если сила трения между бусинкой и нитью Н. Какова должна быть сила трения, чтобы бусинка не соскальзывала с нити?

К задаче 1

Запишем второй закон Ньютона в проекциях на вертикальную ось, которую направим вверх:

   

   

Чтобы бусинка не соскальзывала, нужно, чтобы

   

Натяжение нити равно силе, с которой бусинка воздействует на нить – а это сила трения:

   

Ответ: м/с, Н, Н.

 

Задача 2. Брусок массой кг зажат между двумя вертикальными плоскостями с силой Н. Найти ускорение бруска и силу трения между бруском и плоскостью при его проскальзывании. Какую минимальную вертикальную силу нужно приложить к бруску, чтобы его: а) удержать от проскальзывания; б) поднимать вверх? Коэффициент трения .

К задаче 2

Сначала брусок просто зажат, но не настолько сильно, чтобы сохранять неподвижность. Поэтому он будет проскальзывать: съезжать вниз. Найдем его ускорение (ось направляем вверх):

   

   

Силу трения учитываем дважды, так как брусок одинаково трется как о левую, так и правую стенку. Сила реакции опоры – сила, с которой брусок зажат:

   

   

   

Чтобы удержать брусок от проскальзывания необходимо, чтобы его ускорение было бы равно нулю . Тогда сила трения помогает нам удерживать брусок, и направлена вверх.

   

   

   

Теперь потянем брусок вверх. Так как брусок движется вверх, то силу трения надо направить вниз:

   

Ответ: м/с, Н, Н.

Задача 3. Через неподвижное, горизонтально расположенное на некоторой высоте бревно переброшена веревка. Чтобы удержать груз массой кг, подвешенный на одном конце веревки, необходимо тянуть второй конец веревки с минимальной силой Н. Определить минимальную силу , с которой необходимо тянуть веревку, чтобы груз начал подниматься.

К задаче 3

Рассмотрим сначала ситуацию, когда груз просто удерживают на веревке, переброшенной через бревно, в подвешенном состоянии.  В этом случае веревка будет тереться о дерево, в результате возникающая сила трения помогает нам удерживать груз, то есть

   

   

Теперь будем тянуть веревку, поднимая груз. В этом случае сила трения действует против нас: ведь нам приходится ее преодолевать.

   

Ответ: Н.

 

Задача 4. Магнит массой кг  притягивается к стенке с силой Н. Если к магниту приложить еще силу Н, составляющую угол со стенкой, то куда и с каким ускорением будет двигаться магнит? Коэффициент трения между стенкой и магнитом . При каких значениях магнит не будет двигаться?

Так как сила направлена вверх, предположим, что и магнит движется вверх с ускорением . Направим ось вверх и запишем уравнение по второму закону Ньютона:

К задаче 4

   

Сила, с которой магнит давит на стенку, равна

   

А сила трения тогда равна

   

Тогда ускорение магнита равно:

   

   

   

Мы получили отрицательное ускорение, следовательно, предположение о движении магнита вверх неверно. Нужно заново составить уравнение с учетом этого факта. Тогда:

   

Тогда ускорение магнита будет равно:

   

   

   

Если ускорение равно нулю, то магнит неподвижен (может быть неподвижным). При этом условии коэффициент трения равен:

   

   

   

   

Ответ: ускорение магнита м/с, направлено вниз, коэффициент трения, обеспечивающий неподвижность  .

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *