Брусок масою 2 кг рівномірно тягнуть по горизонтальній поверхні за допомогою пружини жорсткістю 100 Н/м
1. Виконати пояснювальний рисунок, на якому зобразіть сили, що діють на брусок
2. Визначте видовження пружини, якщо коефіцієнт тертя ковзания дорівнює 0,25
Ответы
Ответ:
1. На рисунку ниже показан брусок массой 2 кг, который тянут за пружину жесткостью 100 Н/м. Сила тяжести бруска направлена вниз и равна 19,6 Н (2 кг умножить на ускорение свободного падения g ≈ 9,8 м/с²). Сила натяжения пружины направлена вверх и равна силе тяжести бруска. Так как брусок движется по горизонтальной поверхности без ускорения, то сила трения равна силе натяжения пружины и направлена в противоположную сторону.
^
|
Tпр|
|
| ------------
| | |
| | Брусок |
| | |
| ------------
Ттр| ↓
| Поверхня
|
v
2. В условии задачи не указано, какую часть поверхности бруска касается поверхность, по которой он скользит. Поэтому будем считать, что брусок скользит по всей своей поверхности. Тогда коэффициент трения скольжения равен коэффициенту трения покоя, то есть μ = 0,25. Сила трения скольжения равна Fтр = μN, где N - сила реакции опоры, равная силе тяжести бруска. Тогда ускорение бруска a = (Tпр - Fтр) / m = (19,6 - 0,25 19,6) / 2 ≈ 9,8 м/с². Сила натяжения пружины равна Fпр = Tпр - Fтр = 19,6 - 0,25 19,6 = 14,7 Н. В законе Гука Fпр = kΔl, где k - коэффициент жесткости пружины, Δl - ее удлинение. Тогда Δl = Fпр / k = 14,7 / 100 ≈ 0,15 мм.