Вариант 5*, страница 26 - гдз по физике 10 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Авторы: Ерюткин Е. С., Ерюткина С. Г.
Тип: Самостоятельные и контрольные работы
Серия: классический курс
Издательство: Просвещение
Год издания: 2018 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: оранжевый изображены шестерни механизма
ISBN: 978-5-09-098314-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
Самостоятельная работа № 6. Вес тела. Динамика вращательного движения. Динамика. Механика - страница 26.
Вариант 5* (с. 26)
Условие. Вариант 5* (с. 26)
скриншот условия

Вариант 5*
1. Нить может выдержать груз массой 400 г в состоянии покоя. С каким максимальным ускорением можно поднимать на этой нити груз массой 200 г?
1) $1 м/с^2$
2) $2 м/с^2$
3) $3 м/с^2$
4) $4 м/с^2$
5) $5 м/с^2$
2. Шарик массой 200 г вращают с постоянной скоростью в вертикальной плоскости на нерастяжимом стержне. Определите, на сколько сила упругости, действующая на шарик в нижней точке, отличается от силы упругости, действующей в верхней точке траектории.
Решение. Вариант 5* (с. 26)
1. Дано:
Масса груза, который нить выдерживает в покое, $m_1 = 400$ г
Масса поднимаемого груза, $m_2 = 200$ г
Ускорение свободного падения, $g \approx 10$ м/с$^2$
Перевод в систему СИ:
$m_1 = 0.4$ кг
$m_2 = 0.2$ кг
Найти:
Максимальное ускорение $a_{max}$
Решение:
1. Сначала найдем максимальную силу натяжения $T_{max}$, которую может выдержать нить. По условию, нить выдерживает груз массой $m_1$ в состоянии покоя. В этом случае сила натяжения равна силе тяжести, действующей на груз.
$T_{max} = m_1 g$
$T_{max} = 0.4 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 = 4 \text{ Н}$
2. Теперь рассмотрим случай, когда на этой нити поднимают груз массой $m_2$ с максимальным ускорением $a_{max}$. На груз действуют две силы: сила натяжения нити $T_{max}$, направленная вверх, и сила тяжести $m_2 g$, направленная вниз. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая этих сил сообщает грузу ускорение:
$T_{max} - m_2 g = m_2 a_{max}$
3. Выразим максимальное ускорение $a_{max}$ из этого уравнения:
$m_2 a_{max} = T_{max} - m_2 g$
Подставим выражение для $T_{max}$:
$m_2 a_{max} = m_1 g - m_2 g = (m_1 - m_2)g$
$a_{max} = \frac{(m_1 - m_2)g}{m_2}$
4. Подставим числовые значения:
$a_{max} = \frac{(0.4 \text{ кг} - 0.2 \text{ кг}) \cdot 10 \text{ м/с}^2}{0.2 \text{ кг}} = \frac{0.2 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2}{0.2 \text{ кг}} = 10 \text{ м/с}^2$
Полученный результат ($10 \text{ м/с}^2$) отсутствует среди предложенных вариантов ответа. Вероятнее всего, в условии задачи допущена опечатка. Если предположить, что масса первого груза $m_1 = 300$ г (то есть 0.3 кг), то решение будет следующим:
$T_{max} = 0.3 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 = 3 \text{ Н}$
$a_{max} = \frac{T_{max} - m_2 g}{m_2} = \frac{3 \text{ Н} - 0.2 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2}{0.2 \text{ кг}} = \frac{3 \text{ Н} - 2 \text{ Н}}{0.2 \text{ кг}} = \frac{1 \text{ Н}}{0.2 \text{ кг}} = 5 \text{ м/с}^2$
Этот результат совпадает с вариантом ответа 5).
Ответ: 5) 5 м/с$^2$ (при условии, что масса первого груза 300 г).
2. Дано:
Масса шарика, $m = 200$ г
Перевод в систему СИ:
$m = 0.2$ кг
Ускорение свободного падения, $g \approx 10$ м/с$^2$
Найти:
Разность сил упругости в нижней и верхней точках, $\Delta F = F_{нижн} - F_{верхн}$
Решение:
Пусть шарик вращается со скоростью $\text{v}$ на стержне длиной $\text{R}$. При движении по окружности на шарик действует центростремительное ускорение $a_c = v^2/R$, направленное к центру окружности.
1. В нижней точке траектории.
На шарик действуют сила тяжести $mg$ (вниз) и сила упругости стержня $F_{нижн}$ (вверх, к центру). Второй закон Ньютона в проекции на вертикальную ось, направленную вверх:
$F_{нижн} - mg = m a_c = m \frac{v^2}{R}$
Отсюда сила упругости в нижней точке:
$F_{нижн} = mg + m \frac{v^2}{R}$
2. В верхней точке траектории.
На шарик действуют сила тяжести $mg$ (вниз) и сила упругости стержня $F_{верхн}$ (также вниз, к центру). Второй закон Ньютона в проекции на вертикальную ось, направленную вниз:
$F_{верхн} + mg = m a_c = m \frac{v^2}{R}$
Отсюда сила упругости в верхней точке:
$F_{верхн} = m \frac{v^2}{R} - mg$
3. Найдем разность сил упругости.
$\Delta F = F_{нижн} - F_{верхн} = \left(mg + m \frac{v^2}{R}\right) - \left(m \frac{v^2}{R} - mg\right)$
$\Delta F = mg + m \frac{v^2}{R} - m \frac{v^2}{R} + mg = 2mg$
Как видим, разность сил не зависит от скорости вращения и длины стержня.
4. Вычислим значение.
$\Delta F = 2 \cdot 0.2 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 = 4 \text{ Н}$
Ответ: Сила упругости в нижней точке отличается от силы упругости в верхней точке на 4 Н.
Другие задания:
Вариант 3
стр. 25Вариант 4
стр. 25Вариант 5*
стр. 25Вариант 1
стр. 25Вариант 2
стр. 26Вариант 3
стр. 26Вариант 4
стр. 26Вариант 5*
стр. 26Вариант 1
стр. 27Вариант 2
стр. 27Вариант 3
стр. 27Вариант 4
стр. 27Вариант 5*
стр. 28Вариант 1
стр. 28Вариант 2
стр. 29к содержанию
список заданийПомогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения Вариант 5* расположенного на странице 26 к самостоятельным и контрольным работам серии классический курс 2018 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению Вариант 5* (с. 26), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.