Режим тренировки Edu
Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.Очень увлекательна работа на лесозаготовках. То надо лесу навалить, то необходимо стопу бревен переложить, то выдернуть из штабеля какое-то особенно нужное бревно и т.д. В общем, интересно: свежий воздух, физические упражнения, грибы, ягоды. Потом, будучи на занятиях часто вспоминается это увлекательное дело. Но, попробуем, как физики могут смоделировать реальную ситуацию в лаборатории, чтобы понять, что можно делать, а чего делать не следует.
Для этого в качестве модели возьмем три одинаковых бруска, т.е. массы брусков одинаковы и равны
2.1 В каком случае, когда бруски сложены стопкой, или когда поставлены в один ряд, требуется приложить к брускам меньшую, горизонтально направленную силу (
Сравни, от чего зависит суммарная сила трения в двух положениях стопки и в ряд: куда направлена нормальная реакция и как меняется её величина на каждом соприкасающемся покрытии.
Воспользуйся законом трения Кулона: сила трения пропорциональна нормальной реакции, максимальна и равна
- Нарисуй свободные тела для каждого варианта (три в ряд и стопкой) и отметь все нормальные реакции.
- Запиши для каждого тела суммы нормальных реакций, чтобы найти силу
в каждом контакте. - Просуммируй все максимальные силы трения, действующие против внешней горизонтальной силы, для каждого варианта.
- Сравни получённые суммарные максимальные силы трения и вырази, для какого варианта внешняя сила меньше.
2.1 Чтобы сдвинуть бруски необходимо приложить силу превышающую силу трения. В соответствии с законном Кулона-Амонтона сила трения не зависит от площади соприкосновения, а определяется силой нормальной реакции. В обоих случаяхх сила трения (и равная ей минимальная сила) равна
2.2 Три бруска расположили стопкой один на одном. С каким максимальным ускорением можно перемешать стопку по горизонтальной поверхности, чтобы она не разъехалась во время движения? Какую силу
Подумай, какие силы трения действуют между соседними брусками и между нижним бруском и столом, когда стопка движется как одно целое.
Применяй закон трения
- Нарисуй силы, действующие на верхний, средний и нижний бруски, укажи нормальные реакции и соответствующие максимальные силы трения между ними.
- Для верхнего и среднего брусков запиши уравнения движения с неизвестным ускорением
и силами трения, которые сообщают ускорение соседним брускам. - Выясни, какая из трений ограничивает совместное движение (найди максимальную трение, передаваемую снизу вверх) и запиши выражение для
через соответствующую трение и массы. - Запиши уравнение для всей стопки с внешней силой
и трением, действующей по дну; выразите из полученной системы и укажи, к какому бруску её следует приложить.
2.2 Между брусками, сложенными стопкой, действуют силы трения, максимальные значения которых равны:
- между верхним и средним
- между средним и нижним
- между нижним и столом
Таким образом, если прикладывать внешнюю силу к среднему бруску, то нижний брусок не сдвинется: со стороны среднего будет действовать сила
Заметим, что максимальная сила трения, действующая на верхний брусок, равна
Таким образом, искомая сила 
2.3 Иногда возникает необходимость выдернуть один брусок из-под другого. Два бруска лежат один на одном. Для того, чтобы выдернуть нижний брусок, верхний брусок удерживают в состоянии покоя с помощью упора. Какую минимальную силу 
2.3 Минимальная сила, которую следует приложить в этом случае, должна превышать суммарную силу трения, действующую на нижний брусок, как со стороны верхнего бруска, так и со стороны стола, т.е.
2.4 Теперь необходимо вытянуть средний брусок из стопки из трех брусков. Верхний брусок опять удерживают с помощью упора. Какую минимальную силу 
2.4 Как следует из рисунка, распределение сил, действующих на два верхних бруска, такое же, как и в предыдущем случае, поэтому минимальная сила, которая необходима для того, чтобы выдернуть средний брусок такая же
Как отмечалось ранее, нижний брусок при этом со своего места не сдвинется.
2.5 Теперь требуется выдернуть нижний брусок из стопки из трех брусков без упора. Какую минимальную силу 
2.5 Чтобы выдернуть нижний брусок, необходимо сообщить ему ускорение большее, чем
Получим
2.6. Брусок можно не только вытащить, но и выбить резким ударом. Нижнему бруску (в стопке из трех) сообщили такую скорость
2.6 Пока нижний брусок не выскочил из-под стопки на него действовала сила трения
Уравнение движения нижнего бруска на
Так как все силы постоянны, то движение бруска являлось равноускоренным, поэтому можно записать
Отсюда следует, что длительность соскальзывания равно
Два верхних бруска, как было показано ранее, будут двигаться вместе с ускорением
При движении по столу путь бруска от начальной скорости
Следовательно, после выскальзывания нижний брусок пройдет путь
а верхние
Если
В противном случае расстояние между брусками станет равным нулю. Это условие будет выполнено при
Похожие задачи
Скольжение
- Шайба массы
лежит на горизонтальном сухом столе. Коэффициент трения шайбы о стол постоянен и равен . Шайбе толчком сообщают …
Задача 10-5
На горизонтальной поверхности расположен брусок массой
Миллидинамометр
Приборы и оборудование: штатив с держателем, пружина с креплением и мерной лентой, 15 скрепок (300 мг каждая), лист бумаги из ученической тетради …
У Р Б П ≈4/5 Т3
Колебания магнитов
Сила взаимодействия между двумя небольшими цилиндрическими магнитами зависит от расстояния
Задача 10-5
- Тонкое кольцо радиусом
сильно раскрутили вокруг собственной оси и повесили на горизонтальный стержень радиусом …
Удар и трение
В 9 классе в курсе физики вы изучали две простейших модели удара: абсолютно упругий и абсолютно неупругий. В этом задании вам предстоит рассмотреть …
У Р Б П ≈4/5