На какой угол $\varphi$ повернется нить к моменту остановки грузика?
Условие

На шероховатой горизонтальной плоскости находится грузик, привязанный невесомой нерастяжимой тонкой нитью длиной r = 50 см к гвоздику, вбитому в плоскость. Коэффициент трения грузика о плоскость равен Нить натягивают, и грузику толчком в горизонтальном направлении, перпендикулярном нити, сообщают скорость (см. рис.). На какой угол повернется нить к моменту остановки грузика? Критерии оценивания выполнения задания | Баллы | 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: теорема о кинетической энергии, формула для силы трения скольжения и связь между угловой и линейной координатой); II) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); III) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 2 | Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но допущена ошибка в ответе или в математических преобразованиях или вычислениях.ИЛИ Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. | 1 | Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла. | 0 | Максимальный балл | 2 |
Ответ
@@M10@@
Решение по шагам
Как рассуждать
Как следует из условия, после толчка грузик будет двигаться по окружности радиусом r вокруг гвоздика, постепенно теряя скорость из-за трения о плоскость.2. Кинетическая энергия грузика (m — его масса) будет расходоваться на работу против силы трения скольжения, как следует из теоремы о кинетической энергии: пока грузик не остановится.3. Сила трения скольжения будет все время направлена против скорости грузика и до его остановки равна поскольку сила нормального давления грузика на плоскость N = mg. При этом сила натяжения нити, «поворачивающая» направление вектора скорости, будучи ему перпендикулярной, работы не совершает.4. Угол поворота нити связан с путем s, пройденным грузиком по дуге окружности до остановки, соотношением
Осталось ещё 1 шаг — откроются после входа:
- Шаг 2
Бесплатно · займёт минуту