При помощи динамометра равномерно перемещают брусок по горизонтальной поверхности. Чему равна сила трения, если динамометр показывает 3 Н? Как изменятся показания прибора, если подложить под брусок катки; если поднимать динамометром брусок равномерно вверх? Ответы обоснуйте.
Динамометр показывает силу упругости, равную по модулю силе трения, если брусок движется равномерно. Таким образом, сила трения равна 3 Н.
Если подложить под брусок катки, сила трения качения окажется меньше силы трения скольжения. Показания динамометра уменьшатся.
При поднятии бруска равномерно вверх, показания динамометра увеличатся, т.к. в данном случае он показывает вес, а не силу трения.
Для решения этой задачи необходимо понимать несколько физических понятий: сила трения, сила тяжести и работа динамометра.
Сила трения – это сила, которая возникает при взаимодействии двух поверхностей и препятствует их относительному движению. Существуют два основных вида силы трения: трение покоя и трение скольжения. В данной задаче нас интересует трение скольжения, так как брусок движется по поверхности.
Когда брусок перемещается равномерно, это означает, что сила, приложенная к бруску (в данном случае сила, измеряемая динамометром), уравновешивается силой трения. Поэтому, если динамометр показывает 3 Н, это означает, что сила трения, действующая на брусок, равна 3 Н.
Теперь рассмотрим, что произойдет в следующих ситуациях:
Подложить под брусок катки.
Катки существенно уменьшают силу трения между бруском и поверхностью за счет уменьшения площади контакта и перехода от трения скольжения к трению качения. Трение качения обычно гораздо меньше, чем трение скольжения. Таким образом, если подложить катки под брусок, сила трения уменьшится, и показания динамометра тоже уменьшатся.
Поднимать динамометром брусок равномерно вверх.
Если поднимать брусок равномерно вверх, динамометр будет измерять силу, равную весу бруска. Вес бруска определяется как произведение его массы на ускорение свободного падения (где g ≈ 9,8 м/с²). Поскольку в данном случае движение происходит вертикально и сила трения не играет роли, показания динамометра будут равны весу бруска, а не силе трения.
Для полного понимания задачи необходимо также учитывать, что масса бруска и коэффициент трения между бруском и поверхностью определяют силу трения по формуле $ F_{трения} = \mu \cdot N $, где $ \mu $ – коэффициент трения, $ N $ – нормальная сила. В горизонтальном положении нормальная сила равна весу бруска (если поверхность горизонтальна и нет дополнительных вертикальных сил).
При подложении катков коэффициент трения существенно уменьшается, а при поднятии бруска динамометром учитывается только его вес.
Пожауйста, оцените решение
