При решении этой задачи важно понимать, что равномерное перемещение бруска по столу означает, что на него действуют силы, которые взаимно уравновешены. В данном случае это сила тяги, приложенная через динамометр, и сила трения, действующая в противоположном направлении. Поскольку перемещение равномерное, сила, измеренная динамометром, равна силе трения.
Итак, у нас есть брусок массой 3 кг, для которого сила трения равна 6 Н, когда он движется равномерно.
Сила трения рассчитывается по формуле:
[ F_{\text{трения}} = \mu \cdot N, ]
где:
- ( F_{\text{трения}} ) — сила трения,
- (\mu) — коэффициент трения,
- (N) — нормальная реакция опоры.
В случае горизонтального стола нормальная реакция равна силе тяжести, действующей на брусок, то есть (N = mg), где:
- (m) — масса бруска,
- (g) — ускорение свободного падения, примерно равное 9.8 м/с².
Для начального состояния нормальная реакция равна:
[ N_1 = m_1 \cdot g = 3 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 = 29.4 \, \text{Н}. ]
Поскольку сила трения равна 6 Н, мы можем найти коэффициент трения:
[ \mu = \frac{F_{\text{трения}}}{N_1} = \frac{6 \, \text{Н}}{29.4 \, \text{Н}} \approx 0.204. ]
Теперь добавим груз массой 4 кг на брусок. Общая масса станет:
[ m_{\text{общая}} = 3 \, \text{кг} + 4 \, \text{кг} = 7 \, \text{кг}. ]
Новая нормальная реакция будет равна:
[ N2 = m{\text{общая}} \cdot g = 7 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 = 68.6 \, \text{Н}. ]
Сила трения с дополнительным грузом будет равна:
[ F_{\text{трения новая}} = \mu \cdot N_2 = 0.204 \cdot 68.6 \, \text{Н} \approx 14 \, \text{Н}. ]
Таким образом, сила трения, когда на брусок добавили груз массой 4 кг, будет приблизительно 14 Н.