На рисунке изображены два камня. На верхний камень действуют две силы – сила тяжести и сила упругости со стороны нижнего камня. Известно, что F тяж, являющаяся равнодействующей многих сил тяжести, действующих на отдельные части камня, направлена вертикально вниз и приложена к центру тяжести камня.
FУпр направлена вертикально вверх и приложена к верхнему камню в точке приложения двух камней – в точке О. Так как верхний камень неподвижен, то Fупр по модулю равна Fтяж.
Поскольку верхний камень находится в равновесии, то действующие на него Fтяж и Fупр направлены вдоль одной вертикали и, следовательно, центр тяжести этого камня расположен также на этой вертикали.
1) amax = Fтр₀ / m - максимальное ускорение которое может сообщить сила трения покоя
amax = k * m * g / m = k * g = 0,1 * 10 м/с² = 1,0 м/с²
2) к доске приложена сила F = 20 Н
со стороны бруска на доску действует сила трения равная по 3-му закону Ньютона силе трения покоя Fтр = Fтр₀ = k * m * g
запишем уравнение 2-го закона Ньютона для доски
F - Fтр = (M + m) * a => a = (F - k * m * g) / (M + m)
a₁ = (20 Н - 0,1 * 10 кг * 10 м/с²) / 30 кг = 0,33 м/с² - a₁ < amax => брусок не скользит
a₂ = (60 Н - 0,1 * 10 кг * 10 м/с²) / 30 кг = 1,67 м/с² - a₂ > amax => брусок будет скользить
F = Fтр + (M + m) * a = 0,1 * 10 кг * 10 м/с² + 30 кг * 1,0 м/с² = 40 Н - сила приложенная к доске при которой начинается скольжение бруска по доске
Время подъема на 5 м равно времени падения с той же высоты t2=корень кв(2*h2/g)=корень кв(2*5.5)=1 с
t=t1+t2=2,41 c