.05 Статика
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Тонкий однородный стержень шарнирно закреплён и удерживается горизонтальной нитью (см. рис.). Трение в шарнире
пренебрежимо мало. Масса стержня кг, угол его наклона к горизонту
. Найдите модуль силы
,
действующей на стержень со стороны шарнира. Сделайте рисунок, на котором укажите все силы, действующие на
стержень.
Какие законы Вы используете для решения задачи? Обоснуйте их применение.
Обоснование
1. Введем инерциальную систему отсчета (ИСО) связанную с Землей.
2. Доску будем описывать моделью абсолютно твердого тела - его форма и размеры неизменны, расстояние между любыми двумя точками остаются неизменным. Так как стержень однородный, то его центр тяжести находится посередине.
3. Движение абсолютно твердого тела можно описать совокопнустью движений - поступательного и вращательного. Поэтому для равновесия твердого тела в ИСО необходимо два условия. Одно для поступательного движения, другое - для вращательного движения.
4. Сумма всех приложенных к твёрдому телу внешних сил равна нулю (условие равновесия твёрдого тела относительно поступательного движения). Также применимо правило моментов (условие равновесия твёрдого тела относительно вращательного движения)
Решение
Момент силы можно найти по формуле: , где
- сила, а
- её плечо до рассматриваемой оси вращения.
Стержень находится в равновесии под действием сил, изображенных на рисунке, где – сила тяжести,
– сила натяжения
нити,
и
– составляющие силы реакции шарнира вдоль горизонтальной и вертикальной осей, соответственно. Запишем
второй закон Ньютона:
так как стержень покоится, то ускорение равно нулю. Спроецируем второй закон Ньютона на оси
и
:
|
Так как
то
Запишем правило моментов сил относительно точки :
где – длина стержня.
Отсюда
Объединяя (1) и (2), получаем ответ
Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
Критерий 1 | |
Верно обоснована возможность испольования законов | 1 |
(закономерностей). В данном случае: выбор ИСО, модель абсолютно твёрдого тела, применение второго закона Ньютона, правила моментов | |
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 - записаны условия равновесия доски (второй закон Ньютона и правило моментов), записана формула момента силы); | |
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

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!