Присоединиться

Физика·Механика (расчетная задача высокого уровня с обоснованием)·11 класс

Определите ускорение бруска.

Условие

Рисунок к задаче

Брусок массой M = 2 кг соединен с лёгким блоком (см. рисунок), через него переброшена лёгкая нерастяжимая нить, один конец которой привязан к стене, а к другому прикреплено тело массой m = 0,75 кг. На брусок действует сила F = 10 H. Определите ускорение бруска. Свободные куски нити горизонтальны и лежат в одной вертикальной плоскости, тела двигаются вдоль одной прямой. Массой блока и нити, а также трением пренебречь.Обоснуйте применимость законов, используемых для решения задачи. Критерии оценивания выполнения задания | Баллы | Критерий 1 | Верно обоснована возможность использования законов (закономерностей) | 1 | В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка.ИЛИОбоснование отсутствует | 0 | Критерий 2 | Приведено полное решение, включающее следующие элементы:I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: второй и третий законы Ньютона, выражение для силы трения скольжения, условие равновесия твёрдого тела);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) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3 | Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.).И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математическихпреобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2 | 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.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 утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи | 1 | Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0 | Максимальный балл | 4 |

Ответ

2 м/с².

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Решение. Обоснование.Рассмотрим движение тел в системе отсчета, связанной с Землей, которую в данных условиях можно считать инерциальной системой отсчета.Брусок и тело движутся поступательно, поэтому их можно описывать моделью материальной точки.Нить невесома, блок идеален (отсутствует трение, массой пренебрегаем), поэтому силы натяжения нити равны T1=T2=TT_1=T_2=T В инерциальной системе отсчета для материальных точек можно применять законы Ньютона.Так как нить нерастяжима, перемещение тела в 2 раза больше перемещения бруска, то ускорения бруска и тела кинематически связаны соотношением a1=2a2a_1=2a_2 Перейдем к решению. [рисунок] Для блока по третьему закону Ньютона силы взаимодействия блока и бруска T3=T4T_3=T_4 Так как блок невесомый, то T4=2T2=2TT_4=2T_2=2T Применим второй закон Ньютона на бруска и тела: F+T4=Ma2\vec F + \vec T_4=M\vec a_2 T1=ma1\vec T_1=m\vec a_1 В проекции на горизонтальную ось имеем: F2T=Ma2F - 2T=Ma_2 T=2ma2T=2ma_2 При объединении получаем: F4ma2=Ma2,F - 4ma_2=Ma_2, откуда находим ускорение бруска: a2=FM+4m=102+40,75=2м/с2a_2= \frac{F}{M + 4m} = \frac{10}{2 + 4 \cdot 0,75} =2 м/с^{2} Ответ: 2 м/с².

Осталось ещё 1 шаг — откроются после входа:

  • Полный разбор с проверкой ответа
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Механика (расчетная задача высокого уровня с обоснованием)»