Какую горизонтальную силу необходимо приложить к бруску, чтобы он двигался равномерно по столу, если на него поставлена

Тема урока: Горизонтальная сила для равномерного движения

Пояснение: Чтобы брусок двигался равномерно по столу, необходимо приложить горизонтальную силу, которая компенсирует силу трения. Трение возникает в результате контакта между поверхностью бруска и столом.

Для определения необходимой горизонтальной силы используем второй закон Ньютона, который гласит, что сумма всех сил, действующих на тело, равна произведению массы тела на его ускорение (F = m * a).

В данной задаче нам дана масса гири, установленной на брусок, и мы ищем горизонтальную силу. Чтобы найти ускорение, необходимо знать силу трения.

Для определения силы трения используем уравнение трения Кулона, которое гласит, что сила трения равна произведению коэффициента трения между двумя поверхностями на нормальную силу (Fтр = μ * N).

В данной задаче нормальная сила равна силе тяжести, направленной вниз, и равна m*g, где m - масса гири, g - ускорение свободного падения на Земле.

Теперь, зная силу трения, используем второй закон Ньютона, чтобы найти необходимую горизонтальную силу для равномерного движения. Поскольку брусок движется равномерно, ускорение равно нулю, и сумма сил, действующих на брусок, должна быть нулевой:

Fгор = Fтр

Доп. материал:
Дано:
- Масса гири (m) = 0.5 кг
- Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/с²
- Коэффициент трения (μ) = 0.2

Требуется найти горизонтальную силу, чтобы брусок двигался равномерно по столу.

Решение:
1. Найдем нормальную силу (N) по формуле: N = m * g
N = 0.5 кг * 9.8 м/с²
N = 4.9 Н

2. Найдем силу трения (Fтр) по формуле: Fтр = μ * N
Fтр = 0.2 * 4.9 Н
Fтр = 0.98 Н

3. Найдем горизонтальную силу (Fгор), приложенную к бруску:
Fгор = Fтр
Fгор = 0.98 Н

Таким образом, для равномерного движения бруска по столу необходимо приложить горизонтальную силу величиной 0.98 Н.

Совет: Для лучего понимания задачи, полезно представлять себе силы и направления их действия на рисунке или макете.

Практика:
Сколько горизонтальной силы необходимо приложить к бруску, чтобы он двигался равномерно по столу, если на него поставлена гиря массой 1.2 кг и коэффициент трения между бруском и столом равен 0.15? (Примечание: ускорение свободного падения g = 9.8 м/с²)

Содержание вопроса: Горизонтальная сила и равномерное движение

Разъяснение: Чтобы понять, какую горизонтальную силу необходимо приложить к бруску, чтобы он двигался равномерно по столу, нам необходимо учесть силы, действующие на брусок. В данной задаче у нас есть две силы, которые мы должны учесть: сила трения и сила, создаваемая гирей.

Сила трения является силой, действующей в противоположном направлении движения бруска по столу. Ее значение можно рассчитать, используя формулу трения:

\[ F_{\text{тр}} = \mu \cdot F_{\text{н}} \]

где \( F_{\text{тр}} \) - сила трения, \( \mu \) - коэффициент трения, \( F_{\text{н}} \) - нормальная сила, действующая на брусок со стороны стола.

Нормальная сила равна силе тяжести гири, так как она действует вниз на стол. Таким образом,

\[ F_{\text{н}} = m \cdot g \]

где \( m \) - масса гири, \( g \) - ускорение свободного падения (приближенно 9,8 м/с\(^2\)).

Итак, чтобы движение бруска было равномерным, горизонтальная сила, которую нужно приложить, должна компенсировать силу трения. Поэтому, чтобы найти эту горизонтальную силу, нам необходимо приложить силу трения, но в противоположном направлении.

Например:
Дано:
Масса гири (m) = 0,5 кг
Коэффициент трения (μ) = 0,2

Решение:
1. Рассчитаем нормальную силу:
\( F_{\text{н}} = m \cdot g \)
\( F_{\text{н}} = 0,5 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/с}^2 \)
\( F_{\text{н}} = 4,9 \, \text{Н} \)

2. Рассчитаем силу трения:
\( F_{\text{тр}} = \mu \cdot F_{\text{н}} \)
\( F_{\text{тр}} = 0,2 \cdot 4,9 \, \text{Н} \)
\( F_{\text{тр}} = 0,98 \, \text{Н} \)

3. Горизонтальная сила, которую нужно приложить, равна по модулю силе трения, но в противоположном направлении:
\( F_{\text{гор}} = -F_{\text{тр}} \)
\( F_{\text{гор}} = -0,98 \, \text{Н} \)

Таким образом, необходимо приложить горизонтальную силу величиной 0,98 Н в противоположном направлении движения бруска по столу.

Совет: Для более полного понимания понятий силы трения и нормальной силы, вы можете провести эксперимент, поместив гирю на стол и попытавшись двигать брусок с разной силой. Обратите внимание на изменение трения, когда вы меняете массу гири или коэффициент трения. Это поможет вам усвоить концепции.

Практика:
На столе расположен брусок массой 2 кг. Коэффициент трения между бруском и столом равен 0,3. Какую горизонтальную силу необходимо приложить к бруску, чтобы он двигался равномерно? (Подсказка: используйте формулы и значения, данное в задаче).