Фізика 7 клас збірник задач І. М. Гельфгат - 2017

РОЗДІЛ 3. ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА

15. ТЕРТЯ. СИЛИ ТЕРТЯ

1-й рівень складності

? 15.1. На горизонтальному столі стоїть монітор. Чи діє на нього сила тертя?

? 15.2. У дерев’яну полицю знизу забито цвях. Чи діє на нього сила тертя?

? 15.3. Чи діє сила тертя на учнівський стіл у класі?

? 15.4. Яка сила «з’єднує» нитки в тканину?

? 15.5. По столу тягнуть брусок, прикладаючи горизонтальну силу. Чи діє на брусок сила тертя?

? 15.6. Яка сила заважає витягувати цвях із дошки?

? 15.7. У яких випадках силу тертя потрібно збільшувати? зменшувати?

? 15.8. Які способи зменшення сили тертя вам відомі?

? 15.9. Які способи збільшення сили тертя вам відомі?

? 15.10. Які явища спричиняють те, що на зледенілому тротуарі так незручно рухатися?

? 15.11. Уздовж поверхні стола, прикладаючи горизонтальну силу 20 Н, рівномірно тягнуть брусок. Чому дорівнює сила тертя, що діє при цьому на брусок? Куди напрямлена ця сила?

? 15.12. Сила тертя ковзання між санчатами й горизонтальною дорогою дорівнює 40 Н. З якою мінімальною силою потрібно діяти на санчата, щоб вони рівномірно рухалися по дорозі?

15.13. Вага портфеля дорівнює 30 Н, коефіцієнт тертя між портфелем і підлогою 0,4. Визначте максимальну силу тертя спокою між портфелем і підлогою.

15.14. Книжка тисне на стіл із силою 10 Н. Визначте максимальну силу тертя спокою між книжкою і столом, якщо коефіцієнт тертя між ними дорівнює 0,3.

2-й рівень складності

Приклади розв’язування задач

Задача 1. На скільки видовжується пружина жорсткістю 100 Н/м, якщо за її допомогою дерев’яний брусок масою 2 кг рівномірно прямолінійно тягнуть поверхнею стола? Коефіцієнт тертя між бруском і столом дорівнює 0,4. Пружина весь час розміщена горизонтально.

Дано:

Розв’язання

Брусок рухається рівномірно, якщо сила пружності пружини компенсується силою тертя ковзання між бруском і поверхнею стола:

Запишемо вирази для сил пружності і тертя:

Маємо: kx = μmg, звідки

Перевіримо одиниці:

Визначимо значення шуканої величини:

Відповідь: х = 8 см.

Задача 2. На похилій площині лежить нерухоме тіло. Зобразіть на рисунку всі сили, що діють на тіло.

Розв’язання

На тіло (див. Малюнок) з боку Землі діє сила тяжіння яка напрямлена вертикально вниз; з боку похилої площини — сила пружності яка напрямлена перпендикулярно до поверхні площини, а також сила тертя спокою яка напрямлена вгору вздовж поверхні площини. Тіло за умовою перебуває в спокої, отже, рівнодійна сил дорівнює нулю.

? 15.15. Яка сила, що діє між підошвами взуття та тротуаром, допомагає нам безпечно рухатися?

? 15.16. Чому шовкові шнурки постійно розв’язуються?

? 15.17. Що має робити водій, побачивши попереджувальний дорожній знак «Слизька дорога» (див. рисунок)?

? 15.18. Чому Правила дорожнього руху вимагають від водіїв у разі використання ними взимку коліс із шипами розміщати на задньому склі автомобіля знак у вигляді великої літери «Ш» (див. Малюнок)?

? 15.19. Водій тисне на педаль газу. Яка сила спричиняє збільшення швидкості руху автомобіля?

? 15.20. Водій тисне на педаль гальма. Яка сила спричиняє зменшення швидкості руху автомобіля?

? 15.21. Чому змащення поверхонь, між якими є проковзування, спричиняє суттєве зменшення сил тертя?

? 15.22. Чому важко писати крейдою по мокрій дошці?

? 15.23. Щоб перевірити, чи є горизонтальною поверхня стола, на неї достатньо покласти тверду кульку (наприклад, тенісну). Чи можна замінити кульку кубиком? Обґрунтуйте свою відповідь.

15.24. Виконуючи лабораторну роботу, учень рівномірно тягне вздовж поверхні стола брусок із тягарцями загальною масою 200 г, прикладаючи за допомогою динамометра горизонтальну силу. Знайдіть коефіцієнт тертя між бруском і столом, якщо динамометр показує 0,6 Н.

15.25. По горизонтальному столу рівномірно тягнуть ящик масою 12 кг. Яку силу в напрямку руху при цьому прикладають? Коефіцієнт тертя між ящиком і столом дорівнює 0,2.

3-й рівень складності

? 15.26. У шахтах на окремих ділянках вугілля переміщують за допомогою транспортерів. Чи діє сила тертя на грудки вугілля, якщо вони рухаються з незмінною швидкістю на горизонтальній ділянці? під кутом угору?

? 15.27. Хлопець утримує ручку між пальцями (див. Малюнок). Яку природу має вага ручки?

? 15.28. Чому може дорівнювати сила тертя між ящиком і підлогою, якщо дві горизонтальні сили 100 і 200 Н не можуть зрушити ящик з місця?

? 15.29. Чи може сила тертя зрушити книжку, яка лежить на столі?

? 15.30. Яка сила змушує ящик, який лежить у кузові вантажівки, змінювати швидкість руху разом з вантажівкою? Бортів кузова ящик не торкається.

? 15.31. Автомобіль їде дорогою. Допомагає чи заважає йому рухатися сила тертя?

? 15.32. Яка сила розганяє автомобіль після зупинки на горизонтальній дорозі? Розгляньте випадки: а) колеса автомобіля не проковзують; б) колеса автомобіля проковзують.

? 15.33. У вантажного автомобіля ведучими є задні колеса. Де в його кузові потрібно розмістити вантаж, щоб на слизькій дорозі автомобіль легше рушав із місця: ближче до кабіни чи заднього борта?

? 15.34. Чому недоцільно виготовляти тепловоз із дуже легких сплавів?

? 15.35; Під які колеса автомобіля, що застряг у багні, треба підкладати гілки?

? 15.36. Навіщо бігуни на короткі дистанції взувають взуття із шипами?

? 15.37. Під час перепилювання дерев’яних колод пилку іноді «закушує». Чому це трапляється?

? 15.38. Чому в’язку речовину (смолу, пластилін тощо) легше різати тонким міцним натягнутим дротом, ніж ножем?

? 15.39. По похилій площині за допомогою пружини рівномірно піднімають брусок. Зобразіть усі сили, що діють на цей брусок.

? 15.40. Брусок зісковзує з похилої площини. Зобразіть усі сили, що діють на цей брусок.

15.41. За допомогою динамометра учень намагається зрушити з місця калькулятор, який лежить на горизонтальній парті. Сила, яку показує динамометр, поступово збільшується. На позначці 2 Н калькулятор почав рухатися. Як змінюється сила тертя між калькулятором і партою? Як рухатиметься калькулятор, якщо динамометр показуватиме 2,5 Н? Якою при цьому буде сила тертя?

15.42. По столу за допомогою горизонтального динамометра рівномірно тягнуть брусок. Динамометр показує 4 Н. Яка сила тертя діє на брусок? Чи рухатиметься брусок, якщо динамометр показуватиме 1 Н? 5 Н?

? 15.43. Рибалка витягує на берег човен. Чому в міру того, як човен витягається, рибалці потрібно докладати все більших зусиль?

15.44. По столу за допомогою горизонтального динамометра рівномірно тягнуть брусок вагою 10 Н. Динамометр показує 2 Н. На брусок ставлять тягарець масою 500 г. Скільки має показувати динамометр, щоб брусок знов рухався рівномірно?

15.45. Брусок масою 2 кг рівномірно тягнуть по столу за допомогою горизонтальної пружини жорсткістю 50 Н/м. Чому дорівнює видовження пружини, якщо коефіцієнт тертя між бруском і столом становить 0,25?

15.46. За допомогою пружини жорсткістю 60 Н/м до бруска масою 1,5 кг прикладають горизонтальну силу. Під дією цієї сили брусок рівномірно ковзає по столу. Визначте коефіцієнт тертя між бруском і столом, якщо видовження пружини дорівнює 10 см.

? 15.47. Щоб зрушити з місця довгий вантажний потяг, досвідчений машиніст спочатку трохи пересуває локомотив назад, а потім рушає вперед. У чому секрет такого способу зрушення з місця?

Задачі для допитливих

15.48. На столі в бібліотеці лежить стос із чотирьох однакових підручників. Що легше зробити: витягти другий знизу підручник, притримуючи решту, чи потягти на себе два верхні підручники, також притримуючи решту? У скільки разів легше?

15.49. Тягач масою 2 т не може зрушити з місця сани з вантажем через проковзування коліс. Тільки коли на тягач поклали додатковий вантаж масою 0,5 т, він зміг зрушити сани. Визначте масу саней, якщо коефіцієнт тертя між їх полоззям і дорогою дорівнює 0,1, а коефіцієнт тертя між колесами тягача і дорогою — 0,2.

15.50. Потяг масою 6000 т рівномірно рухається горизонтальною ділянкою залізничного шляху. Якою має бути маса тепловоза, щоб забезпечити цей рівномірний рух? Коефіцієнт тертя спокою коліс об рейки дорівнює 0,15, а сила опору рухові — 0,002 ваги потяга.

15.51. Жорсткий стрижень, який шарнірно закріплено за верхній кінець, нижнім кінцем спирається на візок (див. Малюнок). Під час спроб зрушити візок праворуч він залишається на місці, яку б силу ми до нього не прикладали. Поясніть причину такої «поведінки» візка.

ТЕСТ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

У завданнях 1-6 виберіть одну правильну відповідь.

1. На тіло масою 750 г поблизу поверхні Землі діє сила тяжіння

А 0,75 Н

Б 7,5 Н

В 75 Н

Г 750 Н

2. Пружину жорсткістю 400 Н/м розтягують силою 10 Н. Видовження пружини дорівнює:

А 40 см

Б 0,25 м

В 4 см

Г 2,5 см

З? На підвісний міст заїхав вантажний автомобіль. Він спричинив у тросах підвісу та в настилі моста відповідно:

А деформації стиснення та кручення

Б деформації вигину та стиснення

В деформації кручення та розтягнення

Г деформації розтягнення та вигину

4. На автобус, що рушає з місця після зупинки, діють сили тертя. При цьому:

А сила тертя кочення напрямлена вперед, а сила тертя спокою — назад

Б сила тертя кочення напрямлена назад, а сила тертя спокою — вперед

В сили тертя кочення та спокою напрямлені назад Г сили тертя кочення та спокою напрямлені вперед

5. Вага будівельного блока розміром 0,4 х 0,5 х 1 м дорівнює 5 кН. Матеріал, з якого виготовлений блок, має густину:

А 2500 кг/м³

Б 4000 кг/м³

В 5000 кг/м³

Г 10 000 кг/м³

6. Щоб зрушити з місця цеглину масою 6 кг, яка лежить на підлозі, до неї необхідно прикласти горизонтальну силу 24 Н. Коефіцієнт тертя між цеглиною і підлогою дорівнює

А 0,14

Б 0,25

В 0,40

Г 0,70