Тело массой 5.7 кг покоится на горизонтальной плоскости. В некоторый момент времени к телу прикладывают постоянную горизонтально направленную силу 161 Н, которая разгоняет тело до скорости 1.3 м/с. Коэффициент трения между телом и плоскостью равен 0.4. Определите в этом процессе работу силы трения. ответ дайте в мДж c точностью до трёх значащих цифр.

M(льоду)=100г
t(1) = -5
t(2) = 0
t(3) = 20
λ(льоду) = 332 *10(в 3 степени) Дж\кг
c(льоду) = c(води) = 4,2* 10(в 3 степени) Дж\ кг* С

Q(загальне) - ?

Розв’язання

-5 -> 0 -> 20

Qз = Qнагрівання (льоду) + Qплавлення (льоду) + Qнагрівання (води)
Qз = c(льоду)*m(льоду)*(t2-t1)+m(льоду)*λ(льоду)+c(води)*m(води) *(t3-t2)
Qз = 4,2*10(в 3 степени)*100(0+5) + 100*332*10(в 3 степени)+ + 4,2*10(в 3 степени)*100*(20-0)=
= 420*10(в 3 степени)*5+33,2*10(в 6 степени) + 420*10(в 3 степени)*20=
= 2,1*10(в 6 степени) +33,2*10(в 6 степени) + 8,4*10(в 6 степени) = 
= 43,7*10(в 6 степени) (Дж)

Відповідь: 43,7*10(в 6 степени) (Дж)

На скользящую шайбу действуют три силы: сила тяжести, сила трения и сила реакции опоры. По третьему закону Ньютона мы знаем, что вес равен по модулю силе реакции опоры, т.к. эти две силы являются силами взаимодействия шайбы и поверхности. Для горизонтального участка направим ось Y вертикально вверх, ось Х по направлению движения шайбы. Для наклонного ось Y направим перпендикулярно поверхности, ось X вниз по склону. 

1) На горизонтальной поверхности сила реакции опоры (а стало быть и вес) будет равна по модулю силе тяжести (трение не в счёт, так как его направление перпендикулярно действию этих сил). Об этом мы можем судить по тому, что шайба не ускоряется по оси Y, т.е. действие сил скомпенсировано. Итак, P=N=mg=10 (если g=10)
На наклонной поверхности сила реакции опоры будет равна проекции силы тяжести на ось Y, или mgcosα, P=10*√2/2=5√2

2) На горизонтальной поверхности ускорение будет зависеть лишь от силы трения (две другие скомпенсированы). a=F/m=0.2*10/1=2

3) Обычно с улучшением качества обработки поверхности коэффициент трения и соответственно сила трения уменьшается, т.е. поверхность становится более гладкой. Однако в случае со льдом это не так. Лёд скользок потому, что при замерзании расширяется (в отличие от других материалов), и под давлением начинает таять. Таким образом, между телом и поверхностью льда всегда существует прослойка воды, по которой и осуществляется скольжение. Но на гладкий лёд будет оказываться меньшее давление, чем на неровный, в силу большей площади соприкосновения. Конечно, если лёд разбивать, то скользить он будет хуже, но бугристая ледяная поверхность более скользкая, чем ровная.