Тема . Механика. Импульс и Энергия

.04 Закон сохранения и изменения энергии

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. импульс и энергия
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#48659

Маленький брусок массой m  находится на гладкой горизонтальной поверхности на расстоянии L0  от вертикального столба, на котором на высоте h  на коротком держателе закреплён маленький невесомый блок с неподвижной горизонтальной осью. Лёгкая нерастяжимая длинная нить одним концом прикреплена к бруску, перекинута через блок и натянута с постоянной силой F > mg  . Трения в оси блока нет. В начальный момент брусок скользит по поверхности и имеет скорость v0  , направленную от столба. Какой будет скорость бруска в тот момент, когда брусок перестанет давить на поверхность?
(«Курчатов», 2016, 11)

PIC

Источники: Курчатов, 2016, 11

Показать ответ и решение

Из условия задачи ясно, что в начальный момент брусок давит на горизонтальную поверхность, то есть «оторваться» от поверхности он сможет только на обратном пути к столбу, когда расстояние L2  станет меньше, чем L0  . Кинетическая энергия бруска изменяется, так как сила F  совершает работу. Поскольку сила, действующая на брусок всегда направлена вдоль нити к блоку, то работа равна произведению величины силы на изменение длины участка нити между бруском и блоком, взятому со знаком минус.
В момент, когда брусок перестанет давить на поверхность, на брусок будут действовать только сила натяжения нити и сила тяжести. Поскольку ускорение бруска будет всё ещё направленно по горизонтали, сумма вертикальных проекций действующих на брусок сил будет равна нулю:

     h            F h   ∘ -2-----
F∘L2--+-h2 = mg ⇒ mg- =   L2 + h2
     2

Скорость v2  бруска в этот момент найдём из закона изменения механической энергии:

                                          ∘ ------------------------
mv20    ∘ --2---2  ∘ -2----2   mv22          2  2F ( ∘ -2---2-  Fh)
-2--+ F ( L 0 + h −  L2 + h) = -2--⇒  v2 =  v0 +-m-    L0 + h − mg-

(Официальное решение Курчатов)

Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Указано, что работа силы F  равна произведению величины силы на изменение длины участка нити между бруском и блоком, взятому со знаком минус

2

Найдено расстояние от блока до бруска в момент, когда брусок перестанет давить на поверхность

1

Записан закон изменения механической энергии

1

Представлен правильный ответ

1

Максимальный балл

5

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!