Задание 26 ЕГЭ по физике · 24D9C3
Движение бруска и груза
На горизонтальном столе находится брусок массой М = 1 кг, соединённый невесомой нерастяжимой нитью, перекинутой через гладкий невесомый блок, с грузом массой m = 500 г. На брусок действует сила величиной F = 9 Н, направленная под углом α = 30° к горизонту (см. рисунок). В момент начала движения груз находится на расстоянии L = 40 см от края стола. Через какое время t груз поднимется до края стола, если коэффициент трения между бруском и столом m = 0,3? Сделайте схематический рисунок с указанием сил, действующих на брусок и груз. Трением в оси блока и трением о воздух пренебречь. Обоснуйте применимость законов, используемых для решения задачи.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
На брусок действуют сила тяжести Mg, реакция опоры N, сила натяжения нити T, сила трения f и сила F. На груз действуют сила тяжести mg и сила натяжения нити T. Законы Ньютона применимы, поскольку тела движутся поступательно, нить нерастяжима, блок гладкий и невесомый.
Вертикальная составляющая силы F направлена вверх, поэтому реакция стола равна:
N=Mg−Fsinα=1⋅10−9sin30°=5,5 Н
Сила трения равна:
f=μN=0,3⋅5,5=1,65 Н
Проверим направление движения. Если брусок движется вправо, груз движется вниз. Для всей системы внешняя результирующая сила вдоль направления движения равна:
Fрез=Fcosα−f−mg=9cos30°−1,65−0,5⋅10≈1,14 Н
Так как результирующая сила положительна, система действительно начинает двигаться вправо, а груз — вниз. Ускорение системы:
a=Fcosα−f−mgM+m=1,141,5≈0,76 м/с2
Следовательно, при заданном направлении силы груз не поднимается к краю стола, а удаляется от него. Поэтому время подъёма груза до края определить нельзя: такое событие при данных условиях не происходит.
Вертикальная составляющая силы F направлена вверх, поэтому реакция стола равна:
N=Mg−Fsinα=1⋅10−9sin30°=5,5 Н
Сила трения равна:
f=μN=0,3⋅5,5=1,65 Н
Проверим направление движения. Если брусок движется вправо, груз движется вниз. Для всей системы внешняя результирующая сила вдоль направления движения равна:
Fрез=Fcosα−f−mg=9cos30°−1,65−0,5⋅10≈1,14 Н
Так как результирующая сила положительна, система действительно начинает двигаться вправо, а груз — вниз. Ускорение системы:
a=Fcosα−f−mgM+m=1,141,5≈0,76 м/с2
Следовательно, при заданном направлении силы груз не поднимается к краю стола, а удаляется от него. Поэтому время подъёма груза до края определить нельзя: такое событие при данных условиях не происходит.
Пример ответа
Груз не поднимется до края стола: система начинает двигаться так, что брусок перемещается вправо, а груз опускается. Время подъёма не существует.
Источник: Открытый банк ФИПИ 24D9C3
Похожие задания
26На горизонтальном столе находится брусок массой М = 1 кг, соединённый невесомой нерастяжимой нитью…Движение бруска и груза · 8CF4D126Небольшой кубик массой m=1 кг начинает скользить с нулевой начальной скоростью по гладкой горке, переходящей…Кубик в мёртвой петле · 01DB3F26Снаряд 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 · 087023
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.