Задание 26 ЕГЭ по физике · 01DB3F
Кубик в мёртвой петле
Небольшой кубик массой m=1 кг начинает скользить с нулевой начальной скоростью по гладкой горке, переходящей в «мёртвую петлю» радиусом R=2 м (см. рисунок). С какой высоты Н был отпущен кубик, если на высоте h=2,5 м от нижней точки петли сила давления кубика на стенку петли F=5 Н? Сделайте рисунок с указанием сил, поясняющий решение.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
В точке, расположенной на высоте h над нижней точкой петли, расстояние от центра петли до кубика по вертикали равно h−R. Направим ось к центру петли. На кубик действуют сила реакции стенки N=F и сила тяжести mg. Проекция силы тяжести на направление к центру равна −mgh−RR.
N−mgh−RR=mv2R
Подставим значения m=1 кг, R=2 м, h=2,5 м, N=5 Н и g=10 м/с2.
5−102,5−22=v22
Отсюда скорость кубика в данной точке удовлетворяет соотношению
v2=7,5 м2/с2
Так как горка гладкая, механическая энергия сохраняется. В начальной точке кубик имел только потенциальную энергию, а на высоте h — потенциальную и кинетическую энергию.
mgH=mgh+mv22
Выразим высоту отпускания кубика и подставим найденное значение скорости.
H=h+v22g=2,5+7,520=2,875 м
N−mgh−RR=mv2R
Подставим значения m=1 кг, R=2 м, h=2,5 м, N=5 Н и g=10 м/с2.
5−102,5−22=v22
Отсюда скорость кубика в данной точке удовлетворяет соотношению
v2=7,5 м2/с2
Так как горка гладкая, механическая энергия сохраняется. В начальной точке кубик имел только потенциальную энергию, а на высоте h — потенциальную и кинетическую энергию.
mgH=mgh+mv22
Выразим высоту отпускания кубика и подставим найденное значение скорости.
H=h+v22g=2,5+7,520=2,875 м
Пример ответа
Высота, с которой был отпущен кубик: H ≈ 2,9 м.
Источник: Открытый банк ФИПИ 01DB3F
Похожие задания
26Снаряд в полёте разорвался на два равных осколка, один из которых продолжил движение по направлению движения…Масса снаряда после взрыва · 03765426Два шарика, массы которых m=0,1 кг и M=0,2 кг, висят, соприкасаясь, на нитях. Левый шарик отклоняют на угол…Удар шариков и теплота · 04966626К бруску массой М прикреплён лёгкий блок (см. рисунок), через него переброшена лёгкая нерастяжимая нить, один…Ускорение бруска с блоком · 04DCB426К бруску массой М = 2 кг прикреплён лёгкий блок (см. рисунок), через него переброшена лёгкая нерастяжимая…Ускорение бруска с блоком · 08702326Имеется недеформированная пружина длиной L = 20 см и жёсткостью k = 30 Н/м, груз массой m = 0,2 кг, а также…Груз на вращающемся диске · 0DDE0326В маленький шар массой M = 230 г, висящий на нити длиной l = 50 см, попадает и застревает в нём горизонтально…Движение шара с пулей · 0EA255
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.