Фрикционный блок на блоке

При приложении усилия меньше максимального значения статического трения между блоками будет ускоряться нижний блок и система будет двигаться без проскальзывания (между поверхностями блока).

Когда вы нарисуете диаграмму свободного тела нижнего блока, вы увидите, что он имеет только 1 горизонтальную силу, которая возникает из-за статического трения между блоками. Следовательно, нижний блок не может не двигаться, когда вы прикладываете силу к нижнему блоку.

Если бы сила, действующая на первый блок, не превышала максимальное трение между блоками и если бы земля была без трения, оба блока двигались бы с одинаковой скоростью. Однако, если сила превышает максимальное трение между блоками, нижний блок будет скользить по земле, а верхний блок также будет скользить по нижнему блоку. Это связано с тем, что на нижний блок будет действовать сила, равная максимальному трению между блоками, а на верхний блок будет действовать сила, равная суммарной приложенной силе, которая превышает максимальное трение между блоками.

Я не понимаю, почему нет условия, чтобы F, приложенное к первому блоку, было больше, чем предельное трение между поверхностями блоков.

Ничто не говорит о приложенной силе$F$не может быть больше, чем максимально возможная сила трения покоя$\mu_{s}mg$, или в данном случае больше 29,4 Н. Но когда оно больше, сила трения между блоками изменяется от статического трения к кинетическому трению, и верхний блок скользит по нижнему блоку. Затем у вас возникает новая ситуация, когда верхний и нижний блоки испытывают разные ускорения.

До тех пор, пока не будет достигнута максимально возможная сила статического трения, фактическая сила статического трения всегда соответствует приложенной силе, и два блока слипаются и движутся как один с одинаковым ускорением. Переход от статического к кинетическому трению показан на графике трения, показанном здесь:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/frict2.html#kin

Как движется система при силе, меньшей предельного трения между поверхностями бруска?

Мой профессор механики бакалавриата всегда говорил классу НАРИСУЙТЕ БЕСПЛАТНУЮ ДИАГРАММУ ТЕЛА!! И да, он кричал.

Для анализа движения двухблочной системы, когда$F$меньше максимально возможной статической силы трения, вы рисуете диаграмму свободного тела (FBD), показывающую все внешние силы , действующие на двухблочную систему. См. рис. 1 ниже.

Единственными внешними силами, действующими на систему из двух блоков, являются (1) направленная вниз сила тяжести на два блока, (2) восходящая нормальная сила реакции поверхности земли без трения на блок 1 и (3) горизонтальная приложенная сила.$F$на блоке 2. Обратите внимание, что равные и противоположные силы трения покоя (равные 10 Н в этом примере) на границе раздела между блоками являются внутренними силами и, следовательно, не являются частью FBD.

Вертикальные силы (1) и (2) равны для чистой вертикальной силы, равной нулю. Таким образом, единственная результирующая внешняя сила, действующая на двухблочную систему, — это приложенная горизонтальная сила.$F$.

Тогда по второму закону Ньютона ускорение комбинации двух блоков равно

Надеюсь это поможет.