Как будет меняться сила трения между доской и бруском, если поднять один из концов доски?

Sergey

64

При поднятии одного из концов доски, сила трения между доской и бруском изменится. Чтобы понять, как именно она будет меняться, рассмотрим физические принципы, лежащие в основе трения.

Сила трения возникает в результате взаимодействия поверхностей тел, находящихся в контакте. Существуют два типа трения: покоящееся и скольжение. Мы сейчас рассмотрим ситуацию, когда доска и брусок находятся в покое.

При покоящемся трении сила трения между двумя поверхностями пропорциональна силе нормального давления (силе, действующей перпендикулярно поверхностям) и коэффициенту трения между материалами. Данный коэффициент зависит от свойств поверхностей и не зависит от площади соприкосновения.

Поднятие одного из концов доски изменяет положение тела относительно бруска и изменяет силу нормального давления. Представим, что доска плотно прилегает к бруску и лежит горизонтально без наклона.

Когда мы поднимаем один из концов доски, горизонтальная составляющая силы нормального давления уменьшается, так как проекция силы нормального давления становится меньше. Следовательно, сила трения между доской и бруском тоже уменьшается.

Поясню это на примере. Предположим, что доска длиной 1 метр и массой 10 кг лежит на бруске. В этом случае сила нормального давления будет составлять примерно 100 Н (10 кг * 9,8 Н/кг). Если угол наклона доски составит 0 градусов (доска горизонтально лежит на бруске), то сила трения будет равна произведению коэффициента трения между доской и бруском на силу нормального давления. Допустим, коэффициент трения составляет 0,3. В этом случае сила трения будет равна 30 Н (0,3 * 100 Н).

Если мы поднимем один из концов доски на некоторую высоту, скажем, 0,5 метра, угол наклона доски будет составлять 30 градусов. Горизонтальная составляющая силы нормального давления уменьшится примерно в два раза, т.е. будет составлять 50 Н (100 Н * cos(30 градусов)). Следовательно, сила трения тоже уменьшится в два раза и будет составлять 15 Н (0,3 * 50 Н).

Таким образом, сила трения между доской и бруском уменьшается при поднятии одного из концов доски, так как уменьшается горизонтальная составляющая силы нормального давления. Это объясняется изменением угла наклона доски и соответствующим изменением проекции силы нормального давления.