Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 2483
2017-03-24 
На горизонтальной плоскости находится брусок массы $M$. Коэффициент трения скольжения между бруском и плоскостью равен $\mu$. К бруску прикладывают силу $F$ под углом $\alpha$ к горизонту. Изобразить график зависимости силы трения от величины силы $F$. Рассмотреть случаи $\alpha > 0$ и $\alpha < 0$.
Решение:
Пусть угол $\alpha > 0$. Запишем второй закон Ньютона $ma = F \cos \alpha - F_{тр}$. Брусок покоится при $F \cos \alpha = F_{тр}, a = 0$. Это происходит при увеличении $F$, пока сила трения покоя не достигнет своего максимального значения: $_{тр} \leq \mu N = \mu (mg - F \sin \alpha)$, т. е. пока $F \leq \mu mg /( \cos \alpha + \mu \sin \alpha) = F_{0}$ (см. рисунок слева). При $F > F_{0} F_{тр} = \mu ( mg - F \sin \alpha)$, т. е. сила трения уменьшается до 0 при росте $F$. При $F \geq mg / \sin \alpha$ происходит отрыв от поверхности и $F_{тр} = 0; \alpha < 0$. Брусок покоится при $F \cos \alpha = F_{тр}, a = 0$, до тех пор, пока сила трения покоя не достигнет своего максимального значения: $F_{тр} = \mu N =\mu (mg + F \sin \alpha)$. Тогда возможны варианты. Поскольку движения бруска нет, пока $F \leq \mu mg/( \cos \alpha - \mu \sin \alpha)$, то далее нужен анализ поведения в зависимости от $\alpha$ в знаменателе.
При $\cos \alpha > \mu \sin \alpha$, если $F > \mu g / ( \cos \alpha - \mu \sin \alpha)$, то возможно скольжение, а $F_{тр} = \mu (mg + F \sin \alpha)$ (см. рисунок в центре). Если же $\cos \alpha \leq \mu \sin \alpha$, то наблюдается так называемый «застой» (см. рисунок справа).
На горизонтальной плоскости находится брусок массы $M$. Коэффициент трения скольжения между бруском и плоскостью равен $\mu$. К бруску прикладывают силу $F$ под углом $\alpha$ к горизонту. Изобразить график зависимости силы трения от величины силы $F$. Рассмотреть случаи $\alpha > 0$ и $\alpha < 0$.
Решение:
Пусть угол $\alpha > 0$. Запишем второй закон Ньютона $ma = F \cos \alpha - F_{тр}$. Брусок покоится при $F \cos \alpha = F_{тр}, a = 0$. Это происходит при увеличении $F$, пока сила трения покоя не достигнет своего максимального значения: $_{тр} \leq \mu N = \mu (mg - F \sin \alpha)$, т. е. пока $F \leq \mu mg /( \cos \alpha + \mu \sin \alpha) = F_{0}$ (см. рисунок слева). При $F > F_{0} F_{тр} = \mu ( mg - F \sin \alpha)$, т. е. сила трения уменьшается до 0 при росте $F$. При $F \geq mg / \sin \alpha$ происходит отрыв от поверхности и $F_{тр} = 0; \alpha < 0$. Брусок покоится при $F \cos \alpha = F_{тр}, a = 0$, до тех пор, пока сила трения покоя не достигнет своего максимального значения: $F_{тр} = \mu N =\mu (mg + F \sin \alpha)$. Тогда возможны варианты. Поскольку движения бруска нет, пока $F \leq \mu mg/( \cos \alpha - \mu \sin \alpha)$, то далее нужен анализ поведения в зависимости от $\alpha$ в знаменателе.
При $\cos \alpha > \mu \sin \alpha$, если $F > \mu g / ( \cos \alpha - \mu \sin \alpha)$, то возможно скольжение, а $F_{тр} = \mu (mg + F \sin \alpha)$ (см. рисунок в центре). Если же $\cos \alpha \leq \mu \sin \alpha$, то наблюдается так называемый «застой» (см. рисунок справа).
