Вопрос:

Если тянуть за верхний брусок в горизонтальном направлении, то равновесие стопки нарушается при минимальной силе 3,2 Н. А при какой минимальной горизонтальной силе равновесие нарушится, если тянуть за средний брусок?

Фотография

Ответ ассистента

Для решения задачи определим максимальную силу трения на каждой границе раздела. Пусть верхний брусок — №1 ($m$), средний — №2 ($2m$), нижний — №3 ($m$). Коэффициенты трения: - между 1 и 2: $k_{12} = 5\mu$ - между 2 и 3: $k_{23} = 2\mu$ - между 3 и столом: $k_{3\text{ст}} = \mu$ Силы трения покоя (максимальные): - $F_{12} = k_{12} \cdot mg = 5\mu mg$ - $F_{23} = k_{23} \cdot (m+2m)g = 2\mu \cdot 3mg = 6\mu mg$ - $F_{3\text{ст}} = k_{3\text{ст}} \cdot (m+2m+m)g = \mu \cdot 4mg = 4\mu mg$ 1. **Если тянем за верхний брусок ($F_1$):** Равновесие всей системы нарушится, когда приложенная сила превысит силу трения самой слабой связи в цепочке (или всей системы с опорой). По условию $F_1 = 3,2$ Н при сдвиге всей системы. Значит, $4\mu mg = 3,2$ Н. Отсюда $\mu mg = 0,8$ Н. 2. **Если тянем за средний брусок ($F_2$):** Чтобы сдвинуть средний брусок относительно нижнего, нужно преодолеть $F_{23} = 6\mu mg = 6 \cdot 0,8 = 4,8$ Н. Чтобы сдвинуть всю систему вместе с нижним бруском относительно стола, нужно преодолеть $F_{3\text{ст}} = 4\mu mg = 3,2$ Н. Поскольку $3,2 < 4,8$, система сдвинется относительно стола целиком при силе **3,2 Н**. 3. **Если тянем за нижний брусок ($F_3$):** Чтобы сдвинуть нижний брусок относительно стола, нужно преодолеть $F_{3\text{ст}} = 4\mu mg = 3,2$ Н. Но нужно также проверить, не соскользнет ли он из-под остальных. Сверху на него давит сила трения от второго бруска $F_{23} = 6\mu mg = 4,8$ Н. Так как $3,2 < 4,8$, нижний брусок начнет движение по столу при **3,2 Н**. **Ответ:** - Если тянуть за средний брусок: **3,2** Н. - Если тянуть за нижний брусок: **3,2** Н.

Другие решения

Что ещё задавали пользователи