Брусок лежит на столе и действует

Обновлено: 18.05.2024

Тип 30 № 29763

На горизонтальном столе лежит брусок массой кг, к нему через легкий неподвижный блок привязан груз массой Груз начинают тянуть с силой под углом к горизонту (см. рис.). Определите скорость груза в момент достижения им высоты поверхности стола, если первоначально груз находился на расстоянии 32 см от поверхности стола. Коэффициент трения равен 0,3. Обоснуйте применимость используемых законов к решению задачи.

Обоснование.

Рассмотрим движение бруска и груза относительно Земли, которая является инерциальной системой отсчета. На брусок действуют силы: приложенная сила F, сила тяжести Mg, сила трения сила реакции опоры N и сила натяжения нити T₁. Движение бруска прямолинейное равноускоренное с ускорением a₂. На груз действуют сила тяжести mg и сила натяжения нити T₂, под действием которых груз движется прямолинейно и равноускорено с ускорением a₂. Так как движение этих тел поступательное, то его можно описывать моделью материальной точки. По условию нить невесома и нерастяжима, поэтому ускорения тел и силы натяжения нити равны модулю. Тогда можно считать, что В инерциальной системе отсчета можем применить второй закон Ньютона.

Перейдем к решению.

1. Запишем второй закон Ньютона для бруска и груза:

Найдем проекции уравнений на координатные оси:

Учтем, что сила трения скольжения равна

2. Грузик двигался из состояния покоя равноускорено. Тогда откуда

3. Объединив все уравнения, найдем скорость груза при подъеме на высоту 32 см, получим

В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка.

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений величин, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Источник: ЕГЭ по физике 06.06.2022. Основная волна. Разные задачи, ЕГЭ по физике 06.06.2022. Основная волна. Свердловская область

Тест по физике Законы Ньютона для 9 класса

Тест по физике Законы Ньютона для 9 класса с ответами. Тест включает в себя 2 варианта, в каждом варианте 7 заданий (6 заданий части А и 1 задание части С).

1 вариант

A1. Тележка движется прямолинейно и равномерно по горизонтальной поверхности. Можно утверждать, что

1) на тележку не действуют никакие силы
2) на тележку действует только сила тяги
3) на тележку действует только сила тяжести
4) силы, действующие на тележку, скомпенсированы

А2. Самолёт совершает поворот, двигаясь с постоянной скоростью в воздухе на одной высоте. Справедливо утверждение

1) самолет можно считать инерциальной системой отсчёта, так как он движется равномерно
2) самолёт нельзя считать инерциальной системой отсчёта, так как он движется не прямолинейно
3) самолёт можно считать инерциальной системой отсчёта, так как он движется на одной высоте
4) самолёт нельзя считать инерциальной системой отсчёта, так как на него действует сила тяжести

А3. На груз массой 200 г действует сила 5 Н. Ускорение груза равно

1) 0
2) 10 м/с 2
3) 15 м/с 2
4) 25 м/с 2

А4. На рисунке показаны направления векторов скорости и ускорения движущегося тела.

Равнодействующая всех приложенных к телу сил направлена вдоль стрелки

А5. Брусок лежит на столе и действует на стол силой, равной 7 Н. Верным является утверждение:

1) стол действует на брусок силой 7 Н
2) стол действует на брусок силой, большей 7 Н
3) стол действует на брусок силой, меньшей 7 Н
4) стол не действует на брусок

А6. Силы, возникающие в результате взаимодействия тел,

1) имеют разную природу и не могут уравновесить друг друга
2) имеют одинаковую природу и не могут уравновесить друг друга
3) имеют разную природу и могут уравновесить друг друга
4) имеют одинаковую природу и могут уравновесить друг друга

C1. Груз массой 2 кг поднимают вертикально вверх, действуя силой 26 Н. Определите высоту, на которую поднимется груз через 2 с после начала действия силы.

2 вариант

A1. Ящик находится в покое на горизонтальной поверхности. Можно утверждать, что на ящик

1) не действуют никакие тела
2) действует только горизонтальная поверхность
3) действует только притяжение к Земле
4) действия всех тел скомпенсированы

А2. Поезд можно считать инерциальной системой отсчёта

1) только если поезд покоится
2) только если поезд движется равномерно
3) только если поезд движется прямолинейно
4) если поезд покоится или движется равномерно и прямолинейно

А3. Тело массой 600 г начинает двигаться с ускорением 1,5 м/с 2 . Равнодействующая всех приложенных к телу сил равна

1) 0,6 Н
2) 0,9 Н
3) 2,5 Н
4) 15 Н

А5. Мальчик тянет за канат, прикладывая к нему силу 25 Н. Канат действует на мальчика с силой

1) большей 25 Н
2) меньшей 25 Н
3) равной 25 Н
4) не действует на мальчика

А6. Силы, с которыми тела действуют друг на друга,

1) равны по модулю
2) противоположны по направлению
3) равны по модулю и противоположны по направлению
4) никак между собой не связаны

C1. Брусок массой 400 г, первоначально покоившийся на гладком горизонтальном столе, начинает двигаться под действием горизонтальной силы величиной 1 Н. Найдите скорость бруска через 3 с после начала действия силы.

Ответы на тест по физике Законы Ньютона для 9 класса
1 вариант
А1-4
А2-2
А3-4
А4-3
А5-1
А6-2
С1. 6 м
2 вариант
А1-4
А2-4
А3-2
А4-2
А5-3
А6-3
С1. 7,5 м

Брусок лежит на столе и действует

Задания Д2 B2 № 330

К деревянному бруску массой m, площади граней которого связаны отношением приложена внешняя горизонтальная сила. При этом известно, что он скользит равномерно по горизонтальной шероховатой опоре, соприкасаясь с ней гранью площадью Какова величина внешней силы, если коэффициент трения бруска об опору равен ?

Поскольку брусок скользит равномерно, его ускорение равно нулю. А значит, согласно второму закону Ньютона, равнодействующая все сил также равна нулю. В горизонтальном направлении на брусок действуют внешняя сила и сила трения. Следовательно, искомая внешняя сила равна по величине силе трения.

Сила трения, в свою очередь, не зависит от площади соприкосновения тел, она определяется величиной силы реакции опоры Согласно второму закону Ньютона, при любом положении бруска

Таким образом, сила трения, а значит, и искомая сила равны по величине

У вас написано: "Поскольку брусок скользит равномерно, его ускорение равно нулю. А значит, согласно второму закону Ньютона, равнодействующая все сил также равна нулю."

Здесь неправильно указан закон Ньютона. Второй закон Ньютона это: F=ma, а первый: a=0=>R=0, который и должен быть здесь указан.

Первый закон Ньютона гласит: "Инерциальные системы отсчета существуют"

Второй: "В ИСО равнодействующая всех сил пропорциональна ускорению, "

Задания Д2 B2 № 3546

Бак массой покоится на платформе, разгоняющейся по горизонтальным рельсам с ускорением Коэффициент трения между поверхностью платформы и баком равен Какова сила трения, действующая на бак?

Бак вместе с платформой двигается в горизонтальном направлении с ускорением Это ускорение ему сообщает единственная действующая на него в этом направлении сила — сила трения покоя со стороны платформы. Для того, чтобы найти величину силы трения, выпишем второй закон Ньютона для бака в проекции на горизонтальную ось:

почему силу трения нельзя считать по формуле указанной в ответе 4?

Необходимо различать силу трения покоя и силу трения скольжения. Если поверхности не двигаются друг относительно друга при наличии "сдвигающего" воздействия, то это именно сила трения покоя удерживает их, она в точности компенсирует это внешнее воздействие. По мере увеличения воздействия сила трения покоя растет, пока не достигнет максимума, равного , при дальнейшем увеличении воздействия поверхности начнут двигаться друг относительно друга, сила трения теперь будет силой трения скольжения, ее величина будет оставаться постоянной и равной .

Формула вообще не является фундаментальной, она справедлива в частном случае, когда соприкасаются горизонтальные поверхности, и они скользят друг относительно друга.

а если бы платформа покоилась, а силу приложили бы на бак то F трения= umg?

Так бы не получилось. Если приложить силу к баку, то за счет сил трения между баком и платформой, платформа также стала бы разгоняться.

Если приложить силу к баку, то за счет сил трения между баком и платформой, платформа также стала бы разгоняться.и эта сила равна по модулю ma ?

Если бак не проскальзывает по платформе, сила трения равна , где — масса платформы.

Задания Д2 B2 № 3551

На рисунке представлен график изменения силы трения, действующей на тело, находящееся на горизонтальной поверхности, при различных значениях внешней горизонтальной силы. На это тело начинают действовать горизонтальной силой, меняющейся со временем по закону где C — константа. Какая из зависимостей скорости тела от времени может этому соответствовать?

На графике зависимости силы трения от внешней горизонтальной силы можно выделить два участка:

1) область, где сила трения растет пропорционально внешней силе;

2) область, где сила трения становится постоянной.

Будем разбираться последовательно.

При малых значения внешней горизонтальной силы, возникающая сила трения в точности уравновешивает внешнюю силу, при этом равнодействующая всех сил, действующих на тело, оказывается равной нулю, а значит, по второму закону Ньютона, тело покоится. Такая сил трения называется силой трения покоя.

Во второй области, как видно из графика, сила трения достигает своего максимального значения. Увеличение внешней силы приводит к тому, что равнодействующая всех сил перестает быть равной нулю, и тело начинает ускоряться. Такая сила трения называется силой трения скольжения.

В итоге, на графике скорости тело от времени мы имеем следующее, до тех пор пока внешняя сила нед остигнет максимального возможного значения силы трения покоя, тело покоится, затем оно начнет начнет ускоряться, его скорость начнет возрастать. Подобное поведение скорости изображено на графике 4.

тело будет покоиться когда

Fтр. = Fвн. ? А если Fтр. > Fвн.?

А так не бывает. Сила трения всегда мешает сдвинуть тело. Если внешняя сила маленькая, то у силы трения это получается, она в точности уравновешивает внешнюю силу, тело покоится. Если теперь внешнюю силу увеличивать, то рано или поздно сила трения покоя достигнет своего максимального значения, и тело дальше начнет двигаться с ускорением.

здравствуйте, а почему на четвертом графике скорость начнет увеличиваться по параболе?

V=Vo+at, Vo=0, значит V=at, линейная функия

А с чего Вы взяли, что здесь равноускоренное движение, на тело действует увеличивающаяся внешняя сила. Она сначала недостаточно велика, чтобы сдвинуть тело, но потом ее величины начинает хватать, и она создает увеличивающееся во времени ускорение. Здесь уже ускорение линейно зависит от времени, а скорость, соответственно, по параболе.

понял, спасибо большое!

то есть ma=Ct, значит

a=Ct/m, значит V=(Ct^2)/m

Все верно, скорость — это первообразная от ускорения. Только Вы написали для случая, когда силы трения нет, и тело у Вас сразу начинает разгоняться. Обобщить на случай, рассмотренный в задаче не составляет труда.

Задания Д2 B2 № 3556

Тело массой покоится на наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол Коэффициент трения равен Чему равна сила трения, действующая на тело?

Тело покоится, следовательно, его ускорение равно нулю. На него действует три силы: сила тяжести, направленная вниз, сила реакции опоры, направленная перпендикулярно плоскости, и сила трения покоя, мешающая телу скатиться и направленная вверх вдоль плоскости. Рассмотрим второй закон Ньютона в проекции на ось, параллельную плоскости: Таким образом, сила трения равна

Но ведь Ftp=N*u , N=mg*cosa, значит

Нет, так нельзя. То, что Вы пишете — это сила трения скольжения, такую формулу можно использовать только тогда, когда тело движется. А у нас тело покоится, значит, возникает сила трения покоя, которая попросту уравновешивает внешнее воздействие.

Посмотрите в связи с этим еще задачу 3512.

то есть при силе трения покоя коэффициент трения не учитывается не пойму

Коэффициент трения и сила реакции определят максимальную силу трения покоя. Формула работает только для силы трения скольжения. Представьте себе книгу на горизонтальном шероховатом столе. Вы ведь согласитесь с тем, что коэффициент трения есть, сила реакции опоры есть, а силы трения нет?

ведь если не учитывать коэффицент трения то на наклонной плоскости тело в любом случае будет скатываться вниз под действием силы тяжести

Коэффициент трения как раз отличен от нуля, более того, он достаточен для того, чтобы удерживать тело на наклонной плоскости. То есть косвенным образом ответ зависит от

В задаче 3556 на самом деле два правильных ответа: 2 и 4.

Номер 4 соответствует приведенному на сайте решению, а номер 2 соответствует, если решать задачу через формулу Fтр=ϻN и выражать N через проекцию второго закона Ньютона на ось Y. А N в этом случае будет как раз равна mgcosα. Правильность решения подтверждается еще и тем, что коэффициент трения по наклонной плоскости определяется еще и как тангенс угла наклона. Если мы приравняем оба выражения для Fтр и выразим ϻ, то как раз и получим тангенс угла наклона.

Читайте также: