Лыжник спускается с горы и далее скользит по горизонтальной лыжне. На рисунке 84 изобразите силу трения и точку её приложения.

рис. 84

Для решения задачи о лыжнике, который спускается с горы и далее скользит по горизонтальной лыжне, важно понимать теоретические основы взаимодействия тел и сил, действующих на них. Рассмотрим несколько ключевых концепций из физики:

1. Сила трения: Сила трения возникает на границе соприкосновения двух поверхностей и стремится препятствовать относительному движению этих поверхностей. В данном случае, это сила трения между лыжами лыжника и снегом. Сила трения зависит от массы лыжника и от характера поверхности лыжни (в данном случае снег), а также от коэффициента трения.

Существует два основных типа трения:
− Трение покоя – действует, когда объект находится в неподвижном состоянии и препятствует началу его движения.
− Трение скольжения – возникает, когда объект уже движется. В этой задаче речь идет о трении скольжения, так как лыжник находится в процессе движения.

Формула для силы трения скольжения:
$$ F_{\text{тр}} = \mu \cdot N, $$
где $ \mu $ – коэффициент трения, $ N $ – сила нормального давления.

1. Сила нормального давления:
   Это сила, с которой поверхность (в данном случае снег) действует на тело (лыжи лыжника), препятствуя его проваливанию. Сила нормального давления направлена перпендикулярно поверхности. Если поверхность горизонтальна, сила нормального давления равна по модулю силе тяжести, действующей на тело:
   $$ N = mg, $$
   где $ m $ – масса тела, $ g $ – ускорение свободного падения ($ g \approx 9.8 \, \text{м/с}^2 $).

2. Направление силы трения:
   Сила трения всегда направлена противоположно направлению движения или предполагаемого движения тела. На горизонтальной лыжне сила трения будет направлена против вектора скорости лыжника.

3. Точка приложения силы трения:
   Точка приложения силы трения находится в месте контакта лыж с поверхностью снега, то есть в основании лыж.

4. Силы, действующие на лыжника:
   При спуске с горы на лыжника действуют несколько сил:

   • Сила тяжести ($ mg $) – направлена вниз, к центру Земли.
   • Сила нормального давления ($ N $) – перпендикулярно поверхности.
   • Сила трения ($ F_{\text{тр}}$) – направлена противоположно движению лыжника, против его скорости.

На горизонтальной лыжне сила тяжести компенсируется силой нормального давления, а единственной силой, замедляющей движение лыжника, становится сила трения.

Рисунок:
На рисунке 84 силу трения необходимо изобразить как вектор, направленный противоположно движению лыжника. Точка приложения будет находиться в месте контакта лыж с поверхностью (со снегом).