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

.06 Гидростатика

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#125801

Невесомый рычаг с двумя грузами массами на концах M  и m = 0,32  кг и одинаковыми объёмами V = 200  см3 находится в равновесии. Тяжелый груз M  был расположен от точки опоры на расстоянии 20 см. Найдите массу тяжелого груза, если после того, как грузы полностью опустили в воду опору пришлось сместить на 10 см, чтобы система находилась в равновесии. Какие законы Вы используете для решения задачи? Обоснуйте их применение.

Источники: ЕГЭ 2025, Сибирь

Показать ответ и решение

Обоснование

1. Введем инерциальную систему отсчёта (ИСО) связанную с землей.

2. Грузы будем считать материальными точками, т.к. их размерами можно пренебречь.

3. Стержень будем считать абсолютно твердым телом, т.к. его форма и размеры неизменны, расстояние между любыми двумя точками остаются неизменным. Движение абсолютно твердого тела можно описать совокупностью движений - поступательного и вращательного. Поэтому для равновесия твердого тела в ИСО необходимо два условия. Одно для поступательного движения, другое - для вращательного движения.

Решение

PIC

Запишем уравнение моментов относительно точки опоры для начального случая(состояние 1)

                  M-
Mgx1 =mgx2 ⇒ x2 = m x1. (1)

Запишем уравнение моментов относительно точки опоры после погружения грузов в воду(состояние 2)

Mg(x1− x)+ FA(x2+ x)= mg(x2+ x)+ FA(x1− x),  (2)

где FA = ρgV  ;
ρ  - плотность воды.
Подставляя (1) в (2), получим

             (       )     (       )
M (x1 − x)+ ρV M-x1 +x  = m  M-x1 +x  + ρV(x1− x),
              m              m

   (  x1   )
M   ρV m  − x = ρV(x1− 2x)+xm,

     ρV (x1− 2x)+ xm    1000 ⋅200⋅10−6⋅(0,2− 0,2)+ 0,1⋅0,32
M =  -----x1--------= -------------------0,2-----------= 1,28 кг
        ρV m − x          1000⋅200⋅10−6⋅0,32 − 0.1
Ответ:

     ρV(x1−-2x)+xm--
M  =    ρV x1− x    = 1,28 кг
           m

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!