Задачи › Брусок на доске

Два бруска на столе под действием силы

  1. Два бруска на столе под действием силы

    Курчатов 2022/23, 9 кл.
    4/10

    Два бруска размещены на поверхности стола так, как показано на рисунке. Коэффициент трения между поверхностью стола и бруском массой \(M = 0{,}6\) кг равен \(\mu_1 = 0{,}25\). Коэффициент трения между бруском массой \(m = 0{,}4\) кг и поверхностью бруска массой \(M\) равен \(\mu_2 = 1{,}0\). К бруску \(m\) приложили горизонтальную силу \(\vec F = 3{,}4\) Н, как показано на рисунке. Найти величину силы трения \(F_{\text{тр}}\), действующую на брусок \(m\), в случае, когда оба бруска движутся с одинаковыми ускорениями. Ускорение свободного падения примите равным \(10\) м/с\(^2\), ответ округлите до сотых.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Запишите второй закон Ньютона для каждого бруска в направлении силы \(\vec F\). Учтите, что при одинаковых ускорениях сила трения между брусками не превышает \(\mu_2 m g\).

    Ответ

    \(F_{\text{тр}} = 3{,}04\) Н.

    Решение

    Второй закон Ньютона для верхнего и нижнего брусков в проекции на направление силы \(\vec F\): \[m a_1 = F - F_{\text{тр}}, \qquad M a_2 = F_{\text{тр}} - \mu_1 (M + m) g,\] где \(a_1\) — ускорение верхнего бруска, \(a_2\) — ускорение нижнего бруска. Условие сцепленного движения: \(a_1 = a_2\), при этом сила трения \(F_{\text{тр}}\) может принимать значения на отрезке \([0, \mu_2 m g]\). Отсюда \[\frac{F - F_{\text{тр}}}{m} = \frac{F_{\text{тр}} - \mu_1 (M + m) g}{M},\] \[F_{\text{тр}} = \frac{M}{M + m} F + \mu_1 m g = 3{,}04~\text{Н}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи