سوال ۶ — سؤال ۶ امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی — دی ۱۴۰۴

الف) افزایش — ب) ثابت — پ) ثابت — ت) افزایش

جعبه در تمام این مدت ساکن می‌ماند؛ پس نیروی خالص وارد بر آن هم در راستای قائم و هم در راستای افقی صفر است.

الف) افزایش. در راستای قائم، نیروی عمودی سطح باید هم وزن جعبه و هم نیروی $F_2$ را خنثی کند:

با زیاد شدن $F_2$، نیروی عمودی سطح هم زیاد می‌شود.

ب) ثابت. در راستای افقی فقط $F_1$ و نیروی اصطکاک ایستایی داریم و جعبه ساکن است؛ پس $f_s = F_1$. چون $F_1$ تغییر نمی‌کند، اصطکاک ایستایی هم ثابت می‌ماند. (بیشینهٔ اصطکاک ایستایی، یعنی $\mu_s F_N$، زیاد می‌شود؛ اما اصطکاک ایستایی فقط به اندازه‌ای است که جلوی حرکت را بگیرد.)

پ) ثابت. جعبه ساکن است، پس نیروی خالص وارد بر آن همیشه صفر است و تغییری نمی‌کند.

ت) افزایش. طبق قانون سوم نیوتون، نیرویی که جعبه به سطح وارد می‌کند هم‌اندازهٔ نیرویی است که سطح به جعبه وارد می‌کند. نیروی سطح دو بخش دارد: نیروی عمودی $F_N$ (که زیاد می‌شود) و اصطکاک $f_s$ (که ثابت است). اندازهٔ برایند این دو:

با زیاد شدن $F_N$ بزرگ‌تر می‌شود؛ پس نیرویی که جعبه به سطح وارد می‌کند هم افزایش می‌یابد.