Какой по направлению и по величине должна быть сила, действующая на второй брусок, чтобы он сдвинулся с места? Нарисуй силы, действующие на второй брусок в момент до срыва со статики.

Запиши условие равновесия для второго бруска: чтобы он остался неподвижным, результирующая горизонтальная сила должна равняться нулю; сила упругости пружины при достижении предела равна максимальной силе трения покоя.

1. Спроецируй силы на горизонтальную ось для второго бруска.
2. При условиях срыва сила упругости пружины уравновешивает максимальную силу трения и направлена в противоположную сторону.
3. Вырази деформацию пружины через (через жёсткость ).
4. Выразите (внешнюю силу), необходимую для создания такой силы в пружине, из полученной системы.

При медленном нарастании силы сначала начнёт сдвигаться первый брусок, а второй остаётся на месте до момента, когда сила упругости на втором достигнет предела. Подумай, какие силы действуют на первый брусок в квазистационарном режиме.

Применяй условие квазистационарного равновесия (сумма сил на каждом бруске равна нулю) и учти силу трения на каждом бруске; связь между силой в пружине и её деформацией — через жёсткость .

1. Запиши силу уравновешивания для второго бруска: сила упругости пружины должна равняться максимальной силе трения.
2. Для первого бруска запиши равенство: приложенная сила равна сумме силы упругости и силы трения, действующей на первый брусок.
3. Свяжи силу упругости со деформацией пружины через и используй условие срыва второго бруска, полученное в первом пункте.
4. Выразите искомые величины: значение приложенной силы при срыве второго и деформацию пружины из полученной системы.

Сфокусируйся на последнем (крайнем) бруске: какая сила со стороны цепочки действует на него в момент, когда он только начинает срываться?

В квазистационарном приближении запиши равновесие сил для каждого бруска и для всей цепочки (учти максимальную силу трения ).

1. Для последнего бруска требуемая упругая сила равна величине его максимальной силы трения.
2. Для среднего бруска записать, что сила в первой пружинке должна уравновесить силу во второй пружинке и силу трения среднего бруска.
3. Для всей цепочки приложенная сила должна компенсировать суммарную силу трения всех брусков, связав её с силами в пружинках.
4. Вырази из полученной цепочки соотношений.

Как меняется число подвижных брусков по мере роста приложенной силы? Нарисуй схему этапов: какие бруски покоятся, какие скользят, и какие пружины растянуты на каждом этапе.

На каждом этапе применяй квазистационарное равновесие: для неподвижных брусков сила упругости в соседней пружине не передаётся дальше; для подвижных — равновесие между приложенной силой, упругими силами и трением. Связывай силы упругости с деформациями через и вводи безразмерный параметр для удобства.

1. Раздели процесс на этапы по числу сдвинувшихся брусков (все покоятся; сдвинулся только первый; сдвинулись первый и второй; сдвинулись все три).
2. Для каждого этапа запиши выражение для сил в пружинах в виде функций от и сил трения, а затем найдите соответствующие деформации через .
3. Составь суммарное удлинение как функцию для каждого этапа; переведи в безразмерные переменные и для упрощения графика.
4. Выразите в полученных зависимостях узловые значения (значения при переходах этапов) и постройте ломаную .

Куда идёт работа внешней силы, когда она медленно увеличивается? Подумай, какие виды энергии появляются в системе и какие потери имеют место.

Сумма работы внешней силы должна равняться сумме приращения потенциальной энергии пружин и работе против сил трения (теплоте). Пользуйся графиком : работа равна площади под графиком при изменении .

1. Вычисли работу внешней силы как интеграл (или площадь под ломаной) по сегментам, используя найденные в п.2.2 выражения для .
2. Найди потенциальную энергию пружин , подставив конечные деформации каждой пружины.
3. Вычисли работу против трения по найденным смещениям.
4. Выразите баланс энергии в форме и сверяйся с численными значениями, используя данные и .