Вырезанный из листа фанеры равносторонний треугольник массой m тянут за одну из вершин по горизонтальной поверхности так, что эта вершина движется равномерно по границе двух полуповерхностей (см. рисунок, вид сверху). Коэффициент трения между треугольником и одной полуповерхностью μ, треугольником и второй полуповерхностью — 2μ. Какой горизонтальной силой, направленной вдоль границы полуповерхностей нужно действовать для этого на треугольник?
Поскольку треугольник движется равномерно, сумма сил и сумма моментов сил, действующих на треугольник, равны нулю. А так как силы трения, действующие на части треугольника, расположенные над одной и над второй полуповерхностями, направлены параллельно границе раздела (противоположно скорости движения треугольника относительно поверхности; см. рис.) и приложены к центрам тяжестей этих частей, то
Пусть граница полуповерхностей делит треугольник на два треугольника с высотами h1 и h2 (см. рис.). Тогда уравнение моментов относительно точки приложения силы дает
А так как силы трения Fтр,1 и Fтр,2 пропорциональны массам (и, следовательно, площадям) треугольников, на которые большой треугольник делится границей раздела полуповерхностей, а плечи этих сил составляют от высот соответствующих треугольников, из формулы (**) получим
Откуда находим
С другой стороны, поскольку массы треугольников m1 иm2, на которые большой треугольник делится границей раздела полуповерхностей, относятся так же как и их площади, а, следовательно, высоты h1 и h2, а в сумме они равны массе всего треугольника, находим
Теперь по формуле (*) находим силу, с которой необходимо действовать на треугольник для его равномерного перемещения по границе раздела полуповерхностей
Ответ: