2021-01-30
На столе (рис.) лежит доска массой $M = 1 кг$, а на доске - груз массой $m = 2кг$. Какую горизонтальную силу надо приложить к доске, чтобы она выскользнула из-под груза? Коэффициент трения между грузом и доской $\mu_{1} = 0,25$, а между доской и столом $\mu_{2} = 0,5$.
Решение:
На рисунке показаны силы, приложенные к доске и грузу.
Ускорение грузу $m$ сообщает сила трения $F_{тр1}$.
Пока доска и груз движутся вместе с ускорением $\vec{a}$, груз не скользит, $\vec{F}_{тр1}$ - это сила трения покоя. Скольжение начинается при её максимальном значении $F_{тр1} = \mu_{1}N_{1} = \mu_{1}mg$. Второй закон Ньютона $\mu_{1}mg = ma$, т.е. максимальное ускорение, с которым может двигаться груз: $a_{max} = \mu_{1}g$. С таким максимальным ускорением должна двигаться и доска
$F - F_{тр1} - F_{тр2} = Ma_{max} = M \mu_{1}g$,
$F_{тр2} = \mu_{2}N_{2} = \mu_{2} (N_{1} + Mg ) = \mu_{2} (mg + Mg) = \mu_{2}g(m + M)$,
$F = F_{тр1} + F_{тр2} + M \mu_{1}g = \mu_{1}mg + \mu_{2} g (m + M) + \mu_{1}Mg = \mu_{1}g (m + M) + \mu_{2}g(m + M) = g( \mu_{1} + \mu_{2} )(m + M) = 22 Н$.