Question

Сравните силу F1 необходимую для подъёма учебника физики с силой F2 необходимой для отрыва от стола одного края этого учебника. Дайте физическое объяснение различия этих сил.

Answer 1

В первом случае преодолеваем силу тяжести mg (F1=mg);

во втором случае действует правило моментов: mg приложена к центру учебника, один его край на столе - ось вращения, другой мы поднимаем (плечо нашей силы F2 в два раза больше плеча силы mg, т.е. сила F2 в 2 раза меньше mg=F1)

F2=F1/2

Answer 2

Сила F1, необходимая для подъема учебника физики, будет зависеть от его массы (m) и ускорения свободного падения (g) на поверхности Земли. Мы можем выразить эту силу с помощью следующей формулы:

F1 = m * g

Сила F2, необходимая для отрыва одного края учебника от стола, зависит от трения между учебником и столом. Эта сила трения (F2) будет зависеть от коэффициента трения между поверхностью стола и учебником (μ) и нормальной силы (N), которая действует в направлении перпендикулярном поверхности стола. Мы можем выразить эту силу следующим образом:

F2 = μ * N

Нормальная сила N равна весу учебника (N = m * g).

Таким образом, можно видеть, что в случае подъема учебника (F1) сила зависит только от его массы и ускорения свободного падения. В то время как сила, необходимая для отрыва учебника от стола (F2), зависит от коэффициента трения между учебником и столом, а также от его массы и ускорения свободного падения.

Объяснение различия этих сил заключается в том, что для подъема учебника нам нужно преодолеть только гравитационное притяжение, в то время как для отрыва учебника от стола нам нужно преодолеть как гравитационное притяжение, так и силу трения между учебником и столом. Поэтому, в общем случае, сила F2 (трения) будет больше силы F1 (гравитационной силы), если коэффициент трения и нормальная сила достаточно велики.