Задание 22 ЕГЭ по физике · 6AB9E6
Сила натяжения нити в воде
Железный шар массой 2,5 кг подвешен на нити и полностью погружён в воду (см. рисунок). Нить образует с вертикалью угол α = 30о. Определите силу, с которой шар действует на нить. Трением шара о стенку пренебречь. Сделайте схематический рисунок с указанием сил, действующих на шар.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
На шар действуют сила тяжести mg, направленная вертикально вниз, сила Архимеда FA, направленная вертикально вверх, сила натяжения нити T, направленная вдоль нити вверх и в сторону от шара, и реакция стенки. Сила трения отсутствует, поэтому реакция стенки горизонтальна.
Объём железного шара определяем по его массе и плотности железа ρж≈7,8⋅103 кг/м3:
V=mρж=2,57,8⋅103≈3,21⋅10−4 м3
Сила Архимеда при плотности воды ρв=1,0⋅103 кг/м3 равна:
FA=ρвgV≈1,0⋅103⋅9,8⋅3,21⋅10−4≈3,15 Н
Запишем условие равновесия шара в вертикальном направлении. Горизонтальная реакция стенки в это уравнение не входит:
Tcosα+FA−mg=0
Найдём силу натяжения нити:
T=mg−FAcos30°=2,5⋅9,8−3,15cos30°≈24,6 Н
По третьему закону Ньютона шар действует на нить с силой, равной по модулю силе натяжения нити.
Объём железного шара определяем по его массе и плотности железа ρж≈7,8⋅103 кг/м3:
V=mρж=2,57,8⋅103≈3,21⋅10−4 м3
Сила Архимеда при плотности воды ρв=1,0⋅103 кг/м3 равна:
FA=ρвgV≈1,0⋅103⋅9,8⋅3,21⋅10−4≈3,15 Н
Запишем условие равновесия шара в вертикальном направлении. Горизонтальная реакция стенки в это уравнение не входит:
Tcosα+FA−mg=0
Найдём силу натяжения нити:
T=mg−FAcos30°=2,5⋅9,8−3,15cos30°≈24,6 Н
По третьему закону Ньютона шар действует на нить с силой, равной по модулю силе натяжения нити.
Пример ответа
Сила, с которой шар действует на нить, равна примерно 25 Н.
Источник: Открытый банк ФИПИ 6AB9E6
Похожие задания
22Тело движется прямолинейно с постоянным ускорением из состояния покоя. На некотором участке пути за 2 с…Время до участка движения · 08300622Фототок с литиевого фотокатода, освещаемого монохроматическим излучением с длиной волны l0, прекращается при…Определение длины волны фотокатода · 0B795422Груз массой m = 2,0 кг и объёмом V = 10^( – 3) м^(3), подвешенный на тонкой нити, целиком погружён в жидкость…Плотность жидкости по силе Архимеда · 16C3B922Автомобиль массой 1700 кг двигался по дороге. Его положение на дороге изменялось согласно графику зависимости…Максимальная кинетическая энергия автомобиля · 17257D22Однородный цилиндр объёмом 4·10^(–4) м^(3) подвешен на нити и наполовину погружён в воду. Какова плотность…Плотность цилиндра в воде · 1F1FD622Нить, удерживающая лёгкую пружину в сжатом состоянии, внезапно оборвалась (см. рисунок). На сколько…Расчётная задача: механика · 24CD61
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.