Два одинаковых бруска массой m=1кг каждый лежат один на другом на полу. верхний брусок с нити, расположенной горизонтально, привязан к стене. определите модуль минимальной силы f, которую необходимо приложить в горизонтальном направлении к нижнему бруску, чтобы вытянуть его из-под верхнего бруска.
коэффициент трения между брусками и бруском и полом одинаков и равен 0,3
Пусть F1 - сила, с которой нижний брусок действует на верхний брусок.
По третьему закону Ньютона, верхний брусок будет действовать на нижний брусок с такой же силой, но в противоположном направлении: F2 = -F1.
Сумма всех горизонтальных сил, действующих на нижний брусок, равна 0, так как пока он не движется, сила трения и сила, с которой он действует на верхний брусок, равны по модулю и противоположно направлены.
F1 + f - fтр = 0
где f - сила, приложенная к нижнему бруску, fтр - сила трения.
Мы знаем, что сила трения вычисляется как произведение коэффициента трения на нормальную силу:
fтр = μ * N
Нормальная сила N равна силе тяжести, действующей на нижний брусок:
N = m * g
Подставив значения, получим:
F1 + f - μ * m * g = 0
Теперь нам нужно найти минимальную силу f, при которой нижний брусок начинает двигаться. Для этого рассмотрим состояние равновесия, когда сила трения достигает своего предела.
Максимальная сила трения fтр.max достигается, когда:
fтр.max = μ * N
Формула для силы трения принимает вид:
fтр.max = μ * m * g
Когда сила f превышает максимальную силу трения, движение начинается:
fтр.max < f
Подставив значение максимальной силы трения в уравнение, получим:
μ * m * g < f
Таким образом, модуль минимальной силы f, которую необходимо приложить к нижнему бруску, чтобы вытянуть его из-под верхнего бруска равен μ * m * g.
В данном случае, коэффициент трения μ равен 0,3, масса каждого бруска m равна 1 кг, а ускорение свободного падения g равно 9,8 м/с^2.
Подставляя значения в формулу, получаем:
f = 0,3 * 1 кг * 9,8 м/с^2 = 2,94 Н
Таким образом, модуль минимальной силы, необходимой для вытаскивания нижнего бруска из-под верхнего бруска, равен 2,94 Н.