Вопрос школьника
Брусок массой 2 кг равномерно тянут по горизонтальной поверхности с помощью пружины жёсткостью 200 Н/м, удлинение которой составляет 2 см. Определите по этим данным коэффициент трения скольжения бруска о поверхность.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать законы Ньютона и закон Гука.
Согласно первому закону Ньютона, если на тело не действуют силы или сумма действующих на него сил равна нулю, то тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. В данном случае, брусок находится в состоянии равномерного движения, так как его скорость не меняется.
Согласно закону Гука, сила упругости, действующая на пружину, пропорциональна ее удлинению. Формула для расчета силы упругости: F = k * x, где F — сила упругости, k — коэффициент жесткости пружины, x — удлинение пружины.
Из условия задачи известно, что удлинение пружины составляет 2 см, то есть 0,02 м. Коэффициент жесткости пружины равен 200 Н/м. Следовательно, сила упругости, действующая на брусок, равна F = 200 * 0,02 = 4 Н.
Так как брусок движется равномерно, то сумма всех сил, действующих на него, равна нулю. Следовательно, сила трения скольжения равна силе упругости: Fтр = 4 Н.
Сила трения скольжения определяется формулой Fтр = μ * N, где μ — коэффициент трения скольжения, N — сила реакции опоры. Сила реакции опоры равна весу бруска: N = m * g, где m — масса бруска, g — ускорение свободного падения.
Из условия задачи известно, что масса бруска равна 2 кг. Ускорение свободного падения принимается равным 9,8 м/с². Следовательно, сила реакции опоры равна N = 2 * 9,8 = 19,6 Н.
Подставляя известные значения в формулу для силы трения скольжения, получаем: 4 = μ * 19,6. Отсюда находим коэффициент трения скольжения: μ = 4 / 19,6 ≈ 0,204.
Таким образом, коэффициент трения скольжения бруска о поверхность равен примерно 0,204.
