Задание 26 ЕГЭ по физике · 7823C1
Сила давления палочки на стенку
В гладкий высокий стакан радиусом 4 см поставили однородную тонкую палочку длиной 10 см и массой 0,9 г, после чего в стакан налили до высоты h=4 см жидкость, плотность которой составляет 0,75 плотности материала палочки. Найдите силу F, с которой верхний конец палочки давит на стенку стакана. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на палочку.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
На палочку действуют сила тяжести mg, приложенная в её середине, сила Архимеда FA, приложенная в середине погружённой части, и горизонтальная сила реакции стенки F, приложенная к верхнему концу. Сила давления палочки на стенку равна по модулю этой реакции.
Из геометрии вертикальная проекция всей палочки равна y=== см. Длина погружённой части: l=hLy.
Так как объём палочки пропорционален её длине, отношение силы Архимеда к силе тяжести равно FAmg=ρжρпlL=0,75hy.
Запишем правило моментов относительно нижнего конца палочки. Горизонтальные плечи вертикальных сил пропорциональны расстояниям от нижнего конца вдоль палочки, поэтому Fy=mgR2−FARl2L.
Подставляя l/L=h/y, получаем F=mgR2y1−0,75h2y2. При m=0,0009 кг, g≈10 м/с2, R=0,04 м, h=0,04 м и y= см находим F≈0,0168 Н.
Из геометрии вертикальная проекция всей палочки равна y=== см. Длина погружённой части: l=hLy.
Так как объём палочки пропорционален её длине, отношение силы Архимеда к силе тяжести равно FAmg=ρжρпlL=0,75hy.
Запишем правило моментов относительно нижнего конца палочки. Горизонтальные плечи вертикальных сил пропорциональны расстояниям от нижнего конца вдоль палочки, поэтому Fy=mgR2−FARl2L.
Подставляя l/L=h/y, получаем F=mgR2y1−0,75h2y2. При m=0,0009 кг, g≈10 м/с2, R=0,04 м, h=0,04 м и y= см находим F≈0,0168 Н.
Пример ответа
Сила, с которой верхний конец палочки давит на стенку стакана, равна примерно 0,017 Н.
Источник: Открытый банк ФИПИ 7823C1
Похожие задания
26Небольшой 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 · 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 · 0DDE03
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.