2.8.35∗. Центр масс холодильника находится на высоте $h$ от пола посередине между опорами, расстояние между которыми равно $l$. Задние опоры — колесики с пренебрежимо малым трением в осях, передние опоры — неподвижные выступы, коэффициент трения которых о пол равен $µ$. Если к холодильнику на уровне его центра масс приложена горизонтальная сила $F$, то холодильник начинает сдвигаться назад, в сторону колесиков. Какую горизонтальную силу нужно приложить на том же уровне в противоположном направлении, чтобы сдвинуть холодильник вперед?
К задаче $2.8.35$
Решение
Запишем уравнние статики для горизантали(когда ускорение равно нулю): $$F=\mu N_1$$ $N_1$ - сила реакции передней опоры. Запишем уравнеие статики для вращения относительно колес: $$Fsin\alpha *R+N_1*l=mgsin\beta*r$$ Плечо приложения силы: $$R=\sqrt{l^2+h^2}$$ Угол между плечом и силой: $$sin\alpha=\frac{h}{R}$$ Таким образом(в данном случае $h$ будет чем-то вроде "прицельного параметра" из раздела гравитации): $$Rsin\alpha=h$$ То же самое, делаем с рычагом веса: $$rdin\beta=\frac{l}{2}$$ Отсюда: $$\frac{mgl}{2}=F\frac{l+\mu h}{\mu}$$ Заипшем уравнение статики по горизантали для второго случая: $$F'=\mu N_2$$ Запишем уравнение статики вращения относительно колес: $$F'h+\frac{mgl}{2}=N_2l$$ Уравнение приобретает такой вид: $$\frac{F'l}{\mu}-F'h=F\frac{l+\mu h}{\mu}$$ Решаем: $$F'\frac{l-\mu h}{\mu}=F\frac{l+\mu h}{\mu}$$ Получаем ответ: $$\boxed{F'=F\frac{l+\mu h}{l-\mu h}}$$