ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 20.6: Силы трения покоя, скольжения, качения. Сила сопротивления

План решения:

Для ответа на вопрос о пределах изменения силы трения покоя необходимо вспомнить физическую природу этого явления. Сила трения покоя возникает между поверхностями тел при попытке сдвинуть одно из них относительно другого. Она не является постоянной величиной и подстраивается под внешнюю силу, стремящуюся вызвать движение.

Вычисление и обоснование:

Рассмотрим тело, лежащее на горизонтальной поверхности. Если к нему приложить небольшую горизонтальную силу F, которая меньше максимальной силы трения покоя, то тело останется в покое. Согласно второму закону Ньютона (в проекции на горизонтальную ось), сила трения покоя F_тр будет равна по модулю внешней силе F и направлена против неё: F_тр =F

По мере увеличения внешней силы F сила трения покоя также линейно возрастает, пока не достигнет своего предельного значения. Это максимальное значение определяется коэффициентом трения покоя μ и силой нормального давления N: F_{тр max} =μN

Таким образом, сила трения покоя может принимать любые значения от нуля до этого максимального предела. При отсутствии внешних сил, стремящихся сдвинуть тело, сила трения покоя равна нулю.

Проверка:

Логика подтверждается экспериментально: если тянуть груз за динамометр, показания будут расти, пока груз не стронется с места. В момент начала движения сила трения резко падает до значения силы трения скольжения, что меньше максимального значения трения покоя. Следовательно, диапазон изменения силы трения покоя действительно ограничен снизу нулем, а сверху — величиной μN.