Вопрос школьника
Шайба, скользившая по льду, остановилась через время t = 5с после удара о клюшку на расстоянии L = 20 м от места удара. Масса шайбы m = 100 г. Определите среднюю величину действовавшей на шайбу силы трения.
Ответ от учителя
Для определения средней величины действовавшей на шайбу силы трения воспользуемся законом Ньютона второго закона движения:
F = ma
где F — сила, действующая на тело, m — масса тела, a — ускорение тела.
В данном случае шайба движется с постоянной скоростью, поэтому ее ускорение равно нулю. Следовательно, сила, действующая на шайбу, равна нулю.
Однако, чтобы шайба остановилась на расстоянии L = 20 м от места удара, на нее действовала сила трения, противодействующая движению. Сила трения Fтр можно определить по формуле:
Fтр = μN
где μ — коэффициент трения, N — нормальная сила, действующая на шайбу.
Нормальная сила N равна силе тяжести шайбы:
N = mg
где g — ускорение свободного падения.
Таким образом, сила трения Fтр равна:
Fтр = μmg
Чтобы определить коэффициент трения μ, воспользуемся формулой для определения пути, пройденного телом при равномерном движении:
L = vt
где v — скорость тела, t — время движения.
Так как шайба движется с постоянной скоростью, то ее скорость v равна:
v = L/t = 20/5 = 4 м/с
Теперь можно определить коэффициент трения μ:
μ = Fтр/N = Fтр/mg = (ma)/mg = a/g = 0,4
Таким образом, средняя величина действовавшей на шайбу силы трения равна:
Fтр = μmg = 0,4 * 0,1 кг * 9,81 м/с² = 0,3924 Н.
