Naszym zadaniem wykazanie, że układ znajduje się w równowadze. W tym calu musimy przeanalizować siły działające w kierunku poziomym na skrzynię oraz siły działające na węzeł w punkcie . Zadanie to należy wykonać w dwóch podpunktach.
Naszym zadaniem jest przerysowanie rysunku do zeszytu, a następnie dorysowanie i oznaczenie wektorów sił działających w układzie. Zanim jednak wykonamy rysunek musimy zastanowić się nad skalą, w jakiej zaprezentujemy siły działające w układzie na poszczególne jego elementy.
Z treści zadania wiemy, że ciężar klocka wiszącego na linie wynosi:
Na klocek oprócz siły ciężkości będzie działała również siła naciągu pochodząca od nici, do której przymocowany jest klocek. Skoro tak, to klocek również działa na linę z siłą o takiej samej wartości:
Skrzynia leżąca na poziomym podłożu miała masę:
Rozwiązując to zadanie skorzystamy również z wartości przyspieszenia ziemskiego: . Wartość siły ciężkości możemy obliczyć za pomocą wzoru:
gdzie:
- wartość siły ciężkości,
- masa ciała,
- wartość przyspieszenia ziemskiego.
Zatem wartość siły ciężkości skrzyni na poziomym podłożu będzie wynosił:
Siła reakcji podłoża na skrzynię będzie co do wartości równa ciężarowi sile ciężkości skrzyni:
Na skrzynię będzie działała również siła tarcia statycznego. Wiemy, że współczynnik tarcia statycznego wynosi:
Wartość siły tarcia statycznego obliczymy jako iloczyn współczynnika tarcia statycznego i siły nacisku skrzyni na podłoże. W naszym przypadku siła nacisku skrzyni na podłoże odpowiada ciężarowi tej skrzyni. Wówczas:
Podstawiamy dane liczbowe do wzoru:
Przerysujmy do zeszytu układ z książki:

Następnie dobierzmy odpowiednią skalę i zaznaczmy na rysunku siły, których wartości obliczyliśmy wcześniej:

gdzie:
- siła ciężkości skrzyni,
- siła ciężkości klocka,
- siła tarcia statycznego,
- siła reakcji podłoża na skrzynię,
- siła naciągu nici, do której przyczepiony był klocek.
Na rysunku nie zaznaczono siły naciągu nici pochodzącej od skrzyni i ręki. Wiemy jednak, że wypadkowa wszystkich sił w punkcie P musi być równa zero jeżeli układ pozostawał w równowadze. Otrzymamy zatem te siły rozkładając na składowe siłę naciągu nici, do której przyczepiony jest klocek otrzymamy wszystkie pozostałe siły działające w układzie:

gdzie:
- siła naciągu nici pochodząca od skrzyni,
- siła z jaką ręka ciągnie nić.
Układ pozostanie w równowadze, gdy siła tarcia statycznego będzie większa od siły naciągu nici działającej na skrzynię:
Wiemy, że wartość siły tarcia statycznego wynosi:
Obliczmy wartość siły naciągu. Z rysunku wykonanego w poprzednim podpunkcie możemy zauważyć, że:
Zauważmy, że:
Zatem nierówność jest prawdziwa. Wówczas układ pozostanie w równowadze.
Rafał Guzik
Nauczyciel fizyki
Zobacz lekcje, które wyjaśnią temat krok po kroku:
Tutaj pojawi się lista Twoich książek
Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.

