Предлагаем вниманию читателей еще одну статью учителей Хабаровского Лицея информационных технологий. В ней речь пойдет об опыте работы по формированию у учащихся умения решать физические задачи.
В преподавании физики большое значение придается формированию у школьников умения решать различного рода задачи.
В этой статье хотелось бы остановится на решении задач по динамике, в которых встречается сила трения. Необходимость обратить внимание на этот вопрос возникла при работе в кружке ЗФТШ при МФТИ.
Анализ задач по динамике следует начинать с анализа сил, действующих на данное тело, затем следует определить направление каждой силы, направление движения и ускорения рассматриваемого тела.
Учащиеся четко знают, что движению тела часто препятствуют силы трения и этот факт не задумываясь используют при расстановке сил. Между тем сила трения не всегда тормозит движение. Во многих случаях движение становится возможным именно благодаря ей.
Возможно вы искали - Статья: Кинематика материальной точки
Рассмотрим следующие задачи.
При каком коэффициенте трения человек сможет вбежать на горку высотой h=10 м с углом наклона a=0,1 рад за время t=10 с без предварительного разгона. Сопротивлением воздуха пренебречь.
В этом случае, сила трения, действующая на человека, препятствует проскальзыванию и направлена вверх. На человека также действует сила тяжести mg и сила реакции опоры R.
R=mgcos a
Сила реакции равна по модулю силе нормального давления N.
Похожий материал - Статья: Применение свойств функций для решения уравнений
Для силы трения получаем:
Fтр = mN= mmgcosa.
Запишем теперь II закон Ньютона, спроектировав все силы на ось 0х:
ma= mmgcosa-mgsina.
Очень интересно - Статья: Применение движений к решению задач
Воспользуемся кинематической формулой 
и найдем ускорение 
Из последних 2-х уравнений получаем: 
Если человек не вбегает на горку, а сбегает с нее, то в этом случае сила трения препятствует проскальзыванию и будет тормозить движение.
2. Автомобиль массой 1 т пытается въехать без предварительного разгона на гору с уклоном наклона a=30°, коэффициент трения между шинами автомобиля и поверхностью горы m=0,1. С каким ускорением будет двигаться автомобиль? Считать все колеса ведущими. На рис. показаны силы, действующие на автомобиль на наклонной плоскости. Обращаем внимание на то, что в данном случае сила трения опять направлена по направлению движения автомобиля (в сторону, противоположную движению колеса). В данном случае внешней силой, сообщающей автомобилю ускорение, является сила трения ведущих колес о поверхность дороги, а не сила тяги мотора.
Сила тяги мотора в этом случае является причиной появления движущей силы - силы трения, но сама движущей силой не является.
Вам будет интересно - Статья: Применение подобия к решению задач
Найдем Fтр.max = mN= mmgcosa=860 Н.
F=mgsina - сила, препятствующая движению.
F=5000 Н.
=> F>Fтр.max => при любой силе тяги мотора машина не сможет въехать на гору. Колеса будут пробуксовывать. Ускорение автомобиля равно 0.
Таким образом, анализируя решение задач и расставляя силы, надо помнить, что именно благодаря силе трения мы ходим и бегаем, благодаря силе трения движутся автомобили и велосипеды.
Похожий материал - Статья: Использование графического метода при изучении электрического резонанса в курсе физики средней
В данной статье использованы задачи, которые предлагались на вступительных экзаменах в МФТИ в 1996 г.