Вопрос школьника
Легкий магнит с крюком на стальной вертикальной плите остается неподвижным, пока подвешенный к нему груз не превосходит по массе m0. Чему равна магнитная сила, если коэффициент трения магнита по стали равен μ. С каким ускорением скользит магнитная подвеска, если масса груза m > m0?
Ответ от учителя
Когда груз массой m подвешен к магниту, на магнит действует сила притяжения магнита к грузу, равная силе тяжести груза:
F = m*g
где m — масса груза, g — ускорение свободного падения.
Если масса груза меньше m0, то магнит остается неподвижным, так как сила трения магнита по стали равна силе притяжения магнита к грузу:
Fтр = μ*F = μ*m*g
Если масса груза больше m0, то магнит начинает скользить по стали. Сила трения магнита по стали равна:
Fтр = μ*m0*g
Сила притяжения магнита к грузу остается равной силе тяжести груза:
F = m*g
Таким образом, на магнит действует сила, равная разности силы притяжения магнита к грузу и силы трения магнита по стали:
F’ = F — Fтр = m*g — μ*m0*g
Ускорение магнита можно найти, разделив эту силу на массу магнита:
a = F’/m = (m*g — μ*m0*g)/m
Ответ: магнитная сила равна силе притяжения магнита к грузу, если масса груза меньше m0, и равна разности силы притяжения магнита к грузу и силы трения магнита по стали, если масса груза больше m0. Ускорение магнита при скольжении равно (m*g — μ*m0*g)/m.
