1) Сила трения скольжения между двумя поверхностями определяется формулой ( F = \mu N ), где ( \mu ) – коэффициент трения, а ( N ) – сила нормального давления. Эта формула показывает, что сила трения зависит только от коэффициента трения и силы нормального давления, но не зависит от площади соприкосновения поверхностей. Таким образом, если увеличить площадь соприкасающихся поверхностей бруска в два раза, при этом сохраняя силу нормального давления неизменной, сила трения скольжения не изменится.
2) и 3) Ускорение свободного падения ( g ) на высоте ( h ) от поверхности Земли можно описать формулой:
[ g_h = g_0 \left(\frac{R}{R+h}\right)^2 ]
где ( g_0 ) – ускорение свободного падения на поверхности Земли (примерно 9.81 м/с²), ( R ) – радиус Земли (примерно 6371 км).
Чтобы найти высоту, на которой ускорение свободного падения уменьшится в 2 раза (( g_h = \frac{g_0}{2} )), подставим это в формулу:
[ \frac{g_0}{2} = g_0 \left(\frac{R}{R+h}\right)^2 ]
[ \frac{1}{2} = \left(\frac{R}{R+h}\right)^2 ]
[ \sqrt{\frac{1}{2}} = \frac{R}{R+h} ]
[ \frac{R}{\sqrt{2}} = R + h ]
[ h = R(\sqrt{2} - 1) ]
[ h \approx 6371(\sqrt{2} - 1) \approx 6371 \cdot 0.414 \approx 2637 \text{ км} ]
Аналогично, чтобы узнать на какой высоте ускорение свободного падения уменьшится в 3 раза (( g_h = \frac{g_0}{3} )):
[ \frac{1}{3} = \left(\frac{R}{R+h}\right)^2 ]
[ \sqrt{\frac{1}{3}} = \frac{R}{R+h} ]
[ \frac{R}{\sqrt{3}} = R + h ]
[ h = R(\sqrt{3} - 1) ]
[ h \approx 6371(\sqrt{3} - 1) \approx 6371 \cdot 0.732 \approx 4663 \text{ км} ]
Таким образом, ускорение свободного падения уменьшится в 2 раза на высоте около 2637 км, и в 3 раза на высоте около 4663 км относительно поверхности Земли.