The solution at revision #20121 of , by Valter. This is not the current version.

Условие

2.8.43. Муравей решил утащить к муравейнику соломинку. Как ему следует поступить, если сила, с которой он может тянуть соломинку, несколько меньше максимальной силы трения покоя?

Решение

Способ 1.

Когда муравей тянет соломинку за один конец вдоль её длины, возникает максимальная сила трения покоя тр, направленная против движения. Если сила муравья тр, соломинка не сдвинется с места при попытке тащить её поступательно.

Однако если муравей будет приподнимать один конец соломинки, то сила нормальной реакции опоры на другом конце станет равна . Соответственно, сила трения на дальнем конце уменьшится в два раза. В этом случае муравей без труда сможет повернуть соломинку вокруг другого конца.

Поступая так поочерёдно с разных концов и немного поворачивая соломинку, муравей постепенно переместит её в нужном направлении, не преодолевая полную максимальную силу трения покоя при скольжении по всей длине.

Способ 2.

Муравей может тащить соломинку поступательно, не вращая её, если будет тянуть не горизонтально, а под некоторым углом к горизонту (вверх).

Запишем условия равномерного движения соломинки (предельный случай):
По оси : тр
По оси :

Сила трения скольжения:
тр

Подставим это в уравнение для горизонтальной оси:

Отсюда выражаем силу , необходимую для движения:

Чтобы муравью потребовалось приложить минимальную силу, знаменатель дроби должен быть максимальным. Найдем максимум функции . Взяв производную по и приравняв к нулю, получим:

При таком угле знаменатель равен . Тогда минимально необходимая сила:

Поскольку для любого выполняется условие , то .
Таким образом, подобрав правильный угол , муравей сможет тащить соломинку прямо к муравейнику, даже если его сила несколько меньше .