Тема . №26 Механика (Расчетная задача высокого уровня сложности+обоснование)

.03 Динамика

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №26 механика (расчетная задача высокого уровня сложности+обоснование)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#18315

Брусок массой m = 1 к г,  привязанный к потолку лёгкой нитью, опирается на массивную горизонтальную доску. Под действием горизонтальной силы доска движется поступательно вправо с постоянной скоростью. Брусок при этом неподвижен, а нить образует с вертикалью угол α = 30∘.  Найдите F,  если коэффициент трения бруска по доске μ = 0,2.  Трением доски по опоре пренебречь. Ответ дайте в Ньютонах. Какие законы Вы используете для решения задачи? Обоснуйте их применение.

PIC

Показать ответ и решение

Обоснование

1. Введем инерциальную систему отсчета (ИСО) связанную с Землей.

2. Брусок и доска движутся поступательно, поэтому их можно считать материальными точками.

3. Так как тела являются материальными точками, то описывать их движение в ИСО будем, используя законы Ньютона.

Решение

PIC

Между телами возникаюи силы трения - равные по модулю и противоположные по направлению, по третьему закону Ньютона.
Так как доска движется с постоянной скоростью, то векторная сумма всех сил, действующих на доску равна 0 (P  – вес бруска):

⃗   ⃗     ⃗        ⃗
F + Fтр1+ P +M ⃗g+ N1 = 0

Спроецируем данное векторное уравнение на горизонтальную ось:

OX  :  F − Fтр1 =0  ⇒   F = Fтр1

Брусок неподвижен — это значит, что равнодействующая всех сил, действующих на него, равна нулю:

⃗T + ⃗Fтр2 + m⃗g+ N⃗2 = 0

По 3 Закону Ньютона Fтр1 = Fтр2 = Fтр.
Спроецируем данное векторное уравнение на горизонтальную и вертикальную ось:

OX :  Fтр− Tsinα= 0  ⇒   T = -Fтр = -F--= 2F
                             sinα   sinα

OY  : N2 + Tcosα− mg = 0  ⇒   N2 = − Tcosα + mg =− 2Fcosα+ mg

Так как брусок движется относительно доски, то сила трения принимает максимальное значение и рассчитывается по формуле:

F   = μN  =μ(− 2F cosα + mg)= F
  тр     2

   ---μmg---
F = 1 +2μcosα

F = ---0,2⋅10-Н√- = 1,5 Н
    1 +2 ⋅0,2 ⋅-3-
              2
Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Критерий 1

Верно обоснована возможность испольования законов

1

(закономерностей). В данном случае: выбор ИСО, модель материальной точки, возможность применения второго и третьего закона Ньютона

В обосновании возможности использования законов

0

(закономерностей) допущена ошибка

ИЛИ

Обоснование отсутствует

Критерий 2

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

3

I) записаны положения теории и физические законы,

закономерности, применение которых необходимо для решения

задачи выбранным способом (в данном случае - второй закон Ньютона для бруска и для доски, третий закон Ньютона, выражение для силы трения скольжения);

II) описаны 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) проведены необходимые математические преобразования

и расчёты (подстановка числовых данных в конечную формулу),

приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение

«по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения

фиизческой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,

2

фиизческие 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.

И(ИЛИ)

В решении имеются лишние записы, не входящие в решение

(возможно, неверные), которые не отделены от решения и не

зачёркнуты

И(ИЛИ)

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях

допущены ошибки, и(или) в математических преобразованиях/

вычислениях пропущены логически важные шаги.

И(ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе

в записи единиц измерений величины)

Представлены записи, соответствующие одному из следующих

1

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.

ИЛИ

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.

ИЛИ

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной

задачи (или в утверждения, лежащем в основе решения), допущена

ошибка, но присутствуют логически верные преобразования

с имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным

0

критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл

4

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!