5. Ученик 7 класса проводит исследование по изучению скорости шарика, движущегося по поверхности прямолинейно равномерно (коэффициент трения шарика по поверхности – 0.4). Известно, что этот шарик имеет объём 0,07 м³ и изготовлен из алюминия (плотность - 2700 кг/м³). Проанализируйте условие задачи и ответьте на следующие вопросы: 1) Действует ли на тело сила трения? Если нет, то почему? Если да, чему она равна? 2) Действует ли на тело сила упругости? Если нет, то почему? Если да, чему она равна? 3) Сделайте рисунок, расставив все силы, действующие в условии задачи.

1) Да, на тело действует сила трения, так как шарик движется по поверхности и указан коэффициент трения. Для расчета силы трения необходимо знать силу нормальной реакции опоры. Так как шарик движется горизонтально, сила нормальной реакции опоры равна силе тяжести, действующей на шарик.

Сначала найдем массу шарика:

$$m = ρV = 2700 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3} \cdot 0.07 \text{ м}^3 = 189 \text{ кг}$$

Затем найдем силу тяжести:

$$F_\text{тяж} = mg = 189 \text{ кг} \cdot 9.8 \frac{\text{м}}{\text{с}^2} = 1852.2 \text{ Н}$$

Сила нормальной реакции опоры равна силе тяжести:

$$N = F_\text{тяж} = 1852.2 \text{ Н}$$

Теперь рассчитаем силу трения:

$$F_\text{тр} = μN = 0.4 \cdot 1852.2 \text{ Н} = 740.88 \text{ Н}$$

2) Да, на тело действует сила упругости, так как шарик давит на поверхность, и поверхность, в свою очередь, действует на шарик с силой, равной силе нормальной реакции опоры. Сила упругости равна силе нормальной реакции опоры и направлена вертикально вверх.

$$F_\text{упр} = N = 1852.2 \text{ Н}$$

3) Рисунок с силами, действующими на шарик:

      ↑ N (сила упругости)
      |
      |
<------●------> F (сила, приводящая в движение)
      |      <-----F_тр (сила трения)
      |
      ↓ F_тяж (сила тяжести)

Ответ: 1) Сила трения действует на тело и равна 740.88 Н. 2) Сила упругости действует на тело и равна 1852.2 Н. 3) Рисунок выше.