Задание 26 ЕГЭ по физике · 82C08B
Ускорение системы с блоком
Два тела подвешены за нерастяжимую и невесомую нить к идеальному блоку, как показано на рисунке. При этом первое тело массой m1 = 500 г движется из состояния покоя вниз с ускорением а. Если первое тело опустить в воду с плотностью ρ = 1000 кг/м3, находящуюся в большом объёме, система будет находиться в равновесии. При этом объём погруженной в воду части тела равен V = 1,5⋅ 10 −4 м3 . Сделайте рисунки с указанием сил, действующих на тела в обоих случаях. Определите ускорение а первого тела.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
В случае равновесия тело m1 находится в воде. На него действуют сила тяжести вниз, сила натяжения нити вверх и выталкивающая сила Архимеда вверх. На второе тело действует сила тяжести вниз и сила натяжения нити вверх.
T+FA=m1g,T=m2g
Сила Архимеда равна весу вытесненной воды:
FA=ρgV
Из условий равновесия получаем массу второго тела:
m2g+ρgV=m1g,m2=m1−ρV
Переведём массу первого тела в СИ и вычислим массу второго тела:
m1=0,5 кг,m2=0,5−1000⋅1,5⋅10−4=0,35 кг
В первом случае тело m1 движется вниз, а тело m2 — вверх. Для каждого тела запишем второй закон Ньютона.
m1g−T=m1a,T−m2g=m2a
Сложив уравнения, исключаем силу натяжения нити и находим ускорение системы:
(m1−m2)g=(m1+m2)a,a=(m1−m2)gm1+m2
Подставим найденные значения:
a=(0,5−0,35)⋅100,5+0,35≈1,76 м/с2
T+FA=m1g,T=m2g
Сила Архимеда равна весу вытесненной воды:
FA=ρgV
Из условий равновесия получаем массу второго тела:
m2g+ρgV=m1g,m2=m1−ρV
Переведём массу первого тела в СИ и вычислим массу второго тела:
m1=0,5 кг,m2=0,5−1000⋅1,5⋅10−4=0,35 кг
В первом случае тело m1 движется вниз, а тело m2 — вверх. Для каждого тела запишем второй закон Ньютона.
m1g−T=m1a,T−m2g=m2a
Сложив уравнения, исключаем силу натяжения нити и находим ускорение системы:
(m1−m2)g=(m1+m2)a,a=(m1−m2)gm1+m2
Подставим найденные значения:
a=(0,5−0,35)⋅100,5+0,35≈1,76 м/с2
Пример ответа
Ускорение первого тела направлено вниз и равно a ≈ 1,8 м/с2.
Источник: Открытый банк ФИПИ 82C08B
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.