Задание 21 ЕГЭ по физике · E24F06
Сила трения на наклонной доске
В первом опыте доску AB длиной L = 130 см левым концом закрепили на неподвижной горизонтальной плоскости, а правый конец доски подняли над плоскостью на высоту h1=50 см. На доску положили брусок. Коэффициент трения между бруском и доской μ=0,8. Во втором опыте правый конец этой доски подняли над плоскостью на высоту h2=78 см и положили на доску тот же самый брусок. Как во втором опыте по сравнению с первым изменился модуль силы трения, действующей на брусок (увеличился, уменьшился, не изменился)?
Сделайте схематичный рисунок с указанием сил, действующих на брусок. Укажите для каждого случая покоится брусок или движется. Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Сделайте схематичный рисунок с указанием сил, действующих на брусок. Укажите для каждого случая покоится брусок или движется. Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
На брусок действуют сила тяжести mg⃗, направленная вертикально вниз, нормальная реакция доски N⃗, перпендикулярная доске, и сила трения F⃗тр, направленная вдоль доски вверх, поскольку брусок стремится скользить вниз.
Угол наклона доски к горизонтали определяется из прямоугольного треугольника: sinα=hL, а cosα=L.
sinα=hL,tanα=h
В первом опыте tanα1=50≈0,403. Так как tanα1<μ=0,8, максимальная сила трения покоя достаточна для удержания бруска. Брусок покоится.
mgsinα1<μmgcosα1
Во втором опыте tanα2=78=0,75. Это также меньше коэффициента трения μ=0,8, поэтому брусок и во втором опыте покоится.
mgsinα2<μmgcosα2
Так как брусок покоится, сила трения не равна обязательно максимальной силе трения покоя, а уравновешивает составляющую силы тяжести вдоль доски: Fтр=mgsinα.
Fтр=mgsinα=mghL
Сравним силы трения в двух опытах. Поскольку масса бруска и длина доски одинаковы, сила трения пропорциональна высоте поднятого конца доски.
Fтр,2Fтр,1=h2h1=7850=1,56
Угол наклона доски к горизонтали определяется из прямоугольного треугольника: sinα=hL, а cosα=L.
sinα=hL,tanα=h
В первом опыте tanα1=50≈0,403. Так как tanα1<μ=0,8, максимальная сила трения покоя достаточна для удержания бруска. Брусок покоится.
mgsinα1<μmgcosα1
Во втором опыте tanα2=78=0,75. Это также меньше коэффициента трения μ=0,8, поэтому брусок и во втором опыте покоится.
mgsinα2<μmgcosα2
Так как брусок покоится, сила трения не равна обязательно максимальной силе трения покоя, а уравновешивает составляющую силы тяжести вдоль доски: Fтр=mgsinα.
Fтр=mgsinα=mghL
Сравним силы трения в двух опытах. Поскольку масса бруска и длина доски одинаковы, сила трения пропорциональна высоте поднятого конца доски.
Fтр,2Fтр,1=h2h1=7850=1,56
Пример ответа
В обоих опытах брусок покоится. Во втором опыте модуль силы трения увеличился в 1,56 раза, то есть на 56%.
Источник: Открытый банк ФИПИ E24F06
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
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.