Под какой силой будет двигаться брусок массой 2 кг при коэффициенте трения 0,2, если на него будет приложена

Yagoda

14

Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся законы Ньютона и некоторые формулы из физики. Давайте разберем задачу пошагово.

1. Рассмотрим силы, действующие на брусок. При движении на горизонтальной поверхности на него действуют следующие силы:
- Внешняя сила, приложенная к бруску, равная 3 Н.
- Сила трения, которая действует в противоположном направлении движения и зависит от коэффициента трения и нормальной силы. Формула для силы трения: \(F_{тр} = \mu \cdot F_{норм}\), где \(\mu\) - коэффициент трения, а \(F_{норм}\) - нормальная сила. Нормальная сила равна весу бруска и равна \(F_{норм} = m \cdot g\), где \(m\) - масса бруска, а \(g\) - ускорение свободного падения (около 9,8 м/с² на Земле).

2. Теперь найдем нормальную силу. Учитывая, что брусок находится на горизонтальной поверхности и не движется вертикально, сила тяжести и нормальная сила должны быть равны. Таким образом, нормальная сила равна \(F_{норм} = m \cdot g\).

3. Вычислим силу трения. Подставим значение нормальной силы в формулу силы трения: \(F_{тр} = \mu \cdot F_{норм}\). В нашем случае, \(F_{тр} = 0.2 \cdot m \cdot g\).

4. Теперь найдем ускорение бруска. Используем второй закон Ньютона, который гласит, что сила, действующая на тело, равна произведению массы на ускорение: \(F_{рез} = m \cdot a\). В нашем случае, результирующей силой будет внешняя сила минус сила трения. То есть, \(F_{рез} = F_{внешняя} - F_{тр}\).

5. Подставим известные значения в формулу результирующей силы и выразим ускорение \(a\): \(a = \frac{F_{рез}}{m}\).

Теперь можем приступить к вычислениям.

1. Нормальная сила: \(F_{норм} = m \cdot g = 2 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2\).
Подставляем известные значения:
\(F_{норм} = 19.6 \, \text{Н}\).

2. Сила трения: \(F_{тр} = 0.2 \cdot F_{норм}\).
Подставляем значение нормальной силы:
\(F_{тр} = 0.2 \cdot 19.6 \, \text{Н}\).
Вычисляем:
\(F_{тр} = 3.92 \, \text{Н}\).

3. Результирующая сила: \(F_{рез} = F_{внешняя} - F_{тр}\).
Подставляем значения:
\(F_{рез} = 3 \, \text{Н} - 3.92 \, \text{Н}\).
Вычисляем:
\(F_{рез} = -0.92 \, \text{Н}\) (отрицательная, потому что сила трения направлена противоположно движению).

4. Ускорение бруска: \(a = \frac{F_{рез}}{m}\).
Подставляем значения:
\(a = \frac{-0.92 \, \text{Н}}{2 \, \text{кг}}\).
Вычисляем:
\(a = -0.46 \, \text{м/с}^2\) (отрицательное, потому что брусок будет двигаться в обратном направлении).

Таким образом, под воздействием внешней силы 3 Н, брусок массой 2 кг будет двигаться с ускорением -0.46 м/с², а сила, которая будет двигать его, будет равна -0.92 Н.