2018-11-04
Имеется два бруска разной формы, но одинаковой массы $m$: брусок длины $L$ лежит на столе, а короткий брусок находится на левом краю длинного. Бруски связаны нитью, переброшенной через невесомый блок. Между брусками отсутствует трение, а коэффициент трения между длинным бруском и столом равен $\mu$. После того, как на блок начали действовать постоянной силой $F$, короткий брусок некоторое время двигался по длинному, а затем упал с его правого края. На какое расстояние к этому моменту переместился блок?
Решение:
На бруски действует одинаковая сила натяжения нити $T = F/2$.
На нижний брусок кроме того действует сила трения $F_{тр} \leq \mu N$.
Из условия равновесия по вертикали верхнего бруска сила его давления на нижний $N_{12} = mg$, а нижнего: $N = N_{12} + mg = 2mg$.
Второй закон Ньютона для малого бруска: $ma_{1} = T$.
Второй закон Ньютона для большого бруска $ma_{2} = T - F_{тр}$.
Условие перемещения малого бруска относительно большого: $S_{1} - S_{2} = L = \frac{ (a_{1} - a_{2} )t^{2}}{2}$.
Если $F \geq 4 \um mg$, большой брусок скользит по столу, $F_{тр} = 2 \mu mg$ и $S_{2} = L \frac{F - 4 \mu mg}{4 \mu mg}, S_{1} = L \frac{F}{4 \mu mg}$, в противном случае $S_{2} = 0, S_{1} = L$
Кинематическая связь блока и брусков $S_{б} = \frac{S_{1} + S_{2}}{2}$