Присоединиться

Физика·Задания Д29 C2. Механика (расчетная задача)·11 класс

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

Условие

Рисунок к задаче

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 μ=0,15\mu=0,15 Нить натягивают, и грузику толчком в горизонтальном направлении, перпендикулярном нити, сообщают скорость v=3м/сv =3 м/с (см. рис.). На какой угол φ\varphi 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

  1. 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 Eкин=mv22E_кин= \frac{m v^{2}}{2} (m — его масса) будет расходоваться на работу против силы трения скольжения, как следует из теоремы о кинетической энергии: ΔEкин=Aтр,\Delta E_кин=A_тр, пока грузик не остановится.3. Сила трения скольжения будет все время направлена против скорости грузика и до его остановки равна Fтр=μN=μmg,F_тр=\mu N=\mu mg, 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 s=rφs=r\varphi

Осталось ещё 1 шаг — откроются после входа:

  • Шаг 2
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Задания Д29 C2. Механика (расчетная задача)»