Условие задачи:
Брусок массой 50 кг прижимается к вертикальной стенке с силой 100 Н. Какая сила необходима, чтобы равномерно поднимать брусок вверх? Коэффициент трения между телом и стеной равен 0,3.
Задача №2.1.53 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
\(m=50\) кг, \(F=100\) Н, \(\mu=0,3\), \(F_1-?\)
Решение задачи:
На схеме к этой задаче изобразим сам брусок и силы, действующие на него. Вдоль оси \(x\) действуют сила \(F\), которая прижимает брусок к стене, и сила реакции опоры \(N\). Вдоль оси \(y\) действуют сила трения скольжения \(F_{тр}\), сила тяжести \(mg\) и искомая сила \(F_1\).
Так как брусок двигается равномерно, то запишем первый закон Ньютона в проекции на оси координат:
\[\left\{ \begin{gathered}
ox:N = F \;\;\;\;(1)\hfill \\
oy:{F_1} = {F_{тр}} + mg \;\;\;\;(2)\hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Сила трения скольжения \(F_{тр}\) определяется по следующей простой формуле:
\[{F_{тр}} = \mu N\]
Из выражения (1) видно, что \(N=F\), поэтому формула определения силы трения примет вид:
\[{F_{тр}} = \mu F\]
Подставив эту формулу в выражение (2), получим решение задачи в общем виде.
\[{F_1} = \mu F + mg\]
Остается только найти численный ответ к задаче.
\[{F_1} = 0,3 \cdot 100 + 50 \cdot 10 = 530\; Н = 0,53\; кН\]
Ответ: 0,53 кН.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Смотрите также задачи:
2.1.52 Тело массой 200 кг упало на грунт со скоростью 100 м/с и погрузилось в него
2.1.54 Троллейбус, масса которого 12 т, трогаясь с места, за 5 с проходит по горизонтальному
2.1.55 Через сколько секунд тело, брошенное вертикально вверх со скоростью 44,8 м/с
Здравствуйте. Почему на проекции OY, мы не берем как F1-Fтр-mg=ma? спасибо заранее за ответ
Потому что согласно условию задачи брусок поднимают вверх равномерно, т.е. без ускорения
Но тело не будет двигаться если у него не было начальной скорости. Мы просто скомпенсировали все силы и тело будет просто покоиться. Могу ошибаться.
В принципе Вы правы. Но следует учесть и то, что сообщение сколько угодно малой скорости заставит брусок двигаться равномерно вверх
А что если ускорение вверх 0.3 м/с2
Тогда формула (2) у Вас будет такой (второй закон Ньютона):\[{F_1} — {F_{тр}} — mg = ma\]Скорее всего подобная задача есть на сайте, поищите через строку поиска
Здравствуйте! Подскажите, пожалуйста, почему сила реакции опоры направлена вправо по оси OX против силы F, а не против силы тяжести? Спасибо за ответ.
Потому что сила реакции нормальной реакции опоры \(N\) должна быть направлена перпендикулярно от опоры. В данном случае — перпендикулярно стенке от неё.
Вообще, после того как Вы приложили силу реакции \(N\), Вы уже можете стереть стенку, поскольку заменили её силой (взаимодействием). Если Вы её направили правильно, т.е. от стенки, она уравновесит силу \(F\) и по первому закону Ньютона брусок вдоль оси \(x\) двигаться не будет. Если Вы её направите вверх (против \(mg\)), то брусок должен двигаться ускоренно вдоль оси \(x\), так как действие силы \(F\) нескомпенсировано (т.е. вдоль оси \(x\) действует одна сила, и по второму закону Ньютона брусок должен ускоряться, двигаясь вдоль этой оси).
Спасибо за развёрнутый ответ!
почему ответ всегда приводится в килоньтонах
Исключительно для самопроверки, ответ в сборнике указан в кН