На горизонтальной поверхности лежит однородный кубик. Чтобы заставить его скользить по поверхности, надавив в горизонтальном направлении на центр его боковой грани (перпендикулярно этой грани), нужно приложить силу не менее 14 Н. На некотором расстоянии от него ставят второй однородный кубик. Масса этого кубика в 3 раза больше, чем у первого, а коэффициент трения о поверхность точно такой же. Обращенные друг к другу грани кубиков параллельны и перпендикулярны линии O1O2, соединяющей их центры. Между кубиками вставили невесомую пружину, ось которой совпадает с O1O2. Пружина изначально не деформирована (ее длина в точности равна расстоянию между кубиками). С какой минимальной постоянной силой нужно давить на центр боковой грани первого кубика в направлении второго (сжимая пружину), чтобы в результате этого воздействия второй кубик сдвинулся с места? Пружина не изгибается, кубики не отрываются от поверхности. Ответ запишите в Ньютонах, при необходимости округлив до целого значения.
Для того чтобы второй кубик сдвинулся с места, необходимо, чтобы сила трения между ним и поверхностью превысила сумму всех действующих на него сил.
Масса первого кубика - m, второго кубика - 3m.
Сила трения между первым кубиком и поверхностью: Fтр1 = μ m g, где μ - коэффициент трения, g - ускорение свободного падения.
Сила трения между вторым кубиком и поверхностью равна 3Fтр1.
Сила, необходимая для сдвига второго кубика с места: F = 3Fтр1 + Fупр, где Fупр - упругость пружины.
При сжатии пружины на расстояние х сила упругости равна: Fупр = k * х, где k - жесткость пружины.
Сила, с которой нужно давить на первый кубик: Fдавления = F + Fупр = 3Fтр1 + Fупр + Fупр = 3Fтр1 + 2Fупр = 3μ m g + 2k * х.
Таким образом, нужно, чтобы 3μ m g + 2k * х ≥ 14 Н.
Поскольку нужно найти минимальное значение силы, приравняем выражение к 14 Н:
3μ m g + 2k * х = 14 Н.
Решением этого уравнения будет минимальное значение постоянной силы, необходимой для сдвига второго кубика с места.