ГДЗ по физике, 10 класс, Касьянов, номер 68.10: Энергия электростатического поля

При равномерном перемещении бруска вниз по наклонной плоскости ускорение равно нулю (a=0). Согласно второму закону Ньютона, векторная сумма всех сил, действующих на тело, также равна нулю:

Здесь:

• mg — сила тяжести;
• N — сила нормальной реакции опоры;
• F_тр — сила трения скольжения (направлена вверх по плоскости, так как брусок движется вниз);
• R — сила упругости динамометра (направлена вдоль движения, то есть вниз по плоскости).

Выберем ось Ox, направленную вниз по наклонной плоскости. Спроецируем все силы на эту ось:

• Проекция силы тяжести: mgsinα (положительна, так как направлена вниз по плоскости).
• Проекция силы трения: -F_тр =-μN=-μmgcosα (отрицательна, так как направлена вверх по плоскости).
• Проекция силы динамометра: +R (положительна, так как динамометр тянет брусок вниз).
• Проекция силы реакции опоры: 0 (перпендикулярна оси).

Уравнение движения по оси Ox при a_x=0:

Из уравнения выше выразим силу R, которую покажет динамометр:

Важное замечание: Для того чтобы брусок можно было равномерно тянуть вниз , сила трения должна быть больше проекции силы тяжести (μcosα>sinα). Если бы это неравенство не выполнялось, брусок сам разгонялся бы под действием силы тяжести, и для равномерного движения его нужно было бы тормозить (динамометр показал бы отрицательное значение или потребовалась бы другая схема опыта).

В пункте 9 (обычно это задача на измерение силы трения при движении вверх или горизонтально) ситуация отличается знаком проекций. При движении вверх по наклонной плоскости динамометр должен преодолевать и силу тяжести, и силу трения:

Сравнивая результаты, ученик увидит, что показания динамометра при движении вниз (R_вниз) будут значительно меньше, чем при движении вверх (R_вверх), так как в первом случае сила тяжести помогает движению, а во втором — мешает ему.