Вариант 5*, страница 36 - 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
Контрольная работа. Динамика. Динамика. Механика - страница 36.
Вариант 5* (с. 36)
Условие. Вариант 5* (с. 36)
скриншот условия

Вариант 5*
1. Брусок массой $ ext{m}$ соскальзывает по наклонной плоскости из состояния покоя. Как изменятся его ускорение и сила трения при увеличении массы бруска в 2 раза? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения и запишите его номер.
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
2. По наклонной плоскости длиной 30 см и высотой 18 см из состояния покоя движется тело. Коэффициент трения между телом и плоскостью составляет 0,731. Определите время движения тела.
3. Радиус некоторой планеты в 4 раза меньше радиуса Земли, а масса — в 80 раз меньше массы Земли. Определите ускорение свободного падения на этой планете.
4. Детское ведёрко с водой вращают с постоянной скоростью в вертикальной плоскости на верёвке длиной 40 см. Определите минимальную скорость, при которой вода из ведёрка не выливается.
Решение. Вариант 5* (с. 36)
1. Для анализа движения бруска по наклонной плоскости введем систему координат: ось $Ox$ направим вдоль наклонной плоскости вниз, а ось $Oy$ — перпендикулярно ей вверх. Угол наклона плоскости обозначим как $\alpha$.
На брусок действуют три силы:
1. Сила тяжести $F_g = mg$, направленная вертикально вниз.
2. Сила реакции опоры $\text{N}$, направленная перпендикулярно плоскости.
3. Сила трения скольжения $F_{тр}$, направленная против движения (вдоль плоскости вверх).
Запишем второй закон Ньютона в проекциях на оси координат:
На ось $Oy$: $N - mg \cos\alpha = 0 \implies N = mg \cos\alpha$.
На ось $Ox$: $mg \sin\alpha - F_{тр} = ma$.
Сила трения скольжения определяется формулой $F_{тр} = \mu N$, где $\mu$ — коэффициент трения. Подставив выражение для $\text{N}$, получаем:
$F_{тр} = \mu mg \cos\alpha$.
Теперь найдем ускорение $\text{a}$, подставив силу трения в уравнение для оси $Ox$:
$mg \sin\alpha - \mu mg \cos\alpha = ma$.
Сократив массу $\text{m}$, получим выражение для ускорения:
$a = g(\sin\alpha - \mu \cos\alpha)$.
Проанализируем, как изменятся ускорение и сила трения при увеличении массы бруска в 2 раза (т.е. $m' = 2m$).
Ускорение ($\text{a}$): Как видно из формулы $a = g(\sin\alpha - \mu \cos\alpha)$, ускорение не зависит от массы бруска $\text{m}$. Следовательно, при увеличении массы ускорение не изменится.
Сила трения ($F_{тр}$): Формула для силы трения $F_{тр} = \mu mg \cos\alpha$ показывает прямую пропорциональность силе трения от массы $\text{m}$. Если масса увеличится в 2 раза, то новая сила трения $F'_{тр} = \mu (2m) g \cos\alpha = 2(\mu mg \cos\alpha) = 2F_{тр}$. Следовательно, сила трения увеличится.
Сопоставим наши выводы с предложенными вариантами:
- Ускорение: не изменится (3).
- Сила трения: увеличится (1).
Ответ: Ускорение – 3, Сила трения – 1.
2. Дано:
$L = 30 \text{ см} = 0.3 \text{ м}$
$h = 18 \text{ см} = 0.18 \text{ м}$
$v_0 = 0 \text{ м/с}$ (из состояния покоя)
$\mu = 0.731$
$g \approx 9.8 \text{ м/с}^2$
Найти:
$\text{t}$ — ?
Решение:
Тело движется равноускоренно. Пройденный путь $\text{L}$ можно найти по формуле:
$L = v_0 t + \frac{at^2}{2}$.
Поскольку начальная скорость $v_0 = 0$, формула упрощается:
$L = \frac{at^2}{2}$.
Отсюда время движения $\text{t}$:
$t = \sqrt{\frac{2L}{a}}$.
Для нахождения времени необходимо определить ускорение $\text{a}$. Ускорение тела, соскальзывающего по наклонной плоскости с трением, равно:
$a = g(\sin\alpha - \mu \cos\alpha)$,
где $\alpha$ — угол наклона плоскости.
Синус и косинус угла наклона найдем из геометрии наклонной плоскости, которая представляет собой прямоугольный треугольник с гипотенузой $\text{L}$ и противолежащим катетом $\text{h}$:
$\sin\alpha = \frac{h}{L} = \frac{0.18}{0.3} = 0.6$.
Используя основное тригонометрическое тождество $\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1$, найдем косинус:
$\cos\alpha = \sqrt{1 - \sin^2\alpha} = \sqrt{1 - 0.6^2} = \sqrt{1 - 0.36} = \sqrt{0.64} = 0.8$.
Теперь можем рассчитать ускорение:
$a = 9.8 \cdot (0.6 - 0.731 \cdot 0.8) = 9.8 \cdot (0.6 - 0.5848) = 9.8 \cdot 0.0152 \approx 0.149 \text{ м/с}^2$.
Подставим значение ускорения в формулу для времени:
$t = \sqrt{\frac{2 \cdot 0.3}{0.149}} = \sqrt{\frac{0.6}{0.149}} \approx \sqrt{4.027} \approx 2.0 \text{ с}$.
Ответ: $2.0 \text{ с}$.
3. Дано:
$R_п = \frac{R_З}{4}$
$M_п = \frac{M_З}{80}$
$g_З \approx 9.8 \text{ м/с}^2$
Найти:
$g_п$ — ?
Решение:
Ускорение свободного падения $\text{g}$ на поверхности небесного тела с массой $\text{M}$ и радиусом $\text{R}$ определяется по формуле:
$g = G\frac{M}{R^2}$,
где $\text{G}$ — гравитационная постоянная.
Для Земли эта формула имеет вид:
$g_З = G\frac{M_З}{R_З^2}$.
Для некоторой планеты:
$g_п = G\frac{M_п}{R_п^2}$.
Подставим в формулу для $g_п$ данные из условия задачи:
$g_п = G\frac{M_З/80}{(R_З/4)^2} = G\frac{M_З/80}{R_З^2/16} = G\frac{M_З}{R_З^2} \cdot \frac{16}{80}$.
Так как $G\frac{M_З}{R_З^2} = g_З$, получаем:
$g_п = g_З \cdot \frac{16}{80} = g_З \cdot \frac{1}{5}$.
Теперь вычислим числовое значение, приняв $g_З = 9.8 \text{ м/с}^2$:
$g_п = \frac{9.8}{5} = 1.96 \text{ м/с}^2$.
Ответ: $1.96 \text{ м/с}^2$.
4. Дано:
$l = 40 \text{ см} = 0.4 \text{ м}$
$g \approx 9.8 \text{ м/с}^2$
Найти:
$v_{min}$ — ?
Решение:
Вода не выльется из ведёрка, если в верхней точке траектории сила тяжести, действующая на воду, будет создавать центростремительное ускорение, не превышающее требуемое для движения по окружности.
В верхней точке на воду действуют две силы, направленные вертикально вниз: сила тяжести $mg$ и сила реакции дна ведёрка $\text{N}$. По второму закону Ньютона, их сумма равна произведению массы воды на центростремительное ускорение:
$mg + N = ma_ц = m\frac{v^2}{r}$,
где $\text{r}$ — радиус окружности, равный длине верёвки $\text{l}$.
Вода не выливается, пока она прижата к дну ведёрка, то есть пока сила реакции опоры $N \ge 0$. Минимальная скорость соответствует случаю, когда вода почти теряет контакт с дном, то есть $N = 0$.
При $N = 0$ уравнение принимает вид:
$mg = m\frac{v_{min}^2}{r}$.
Сокращая массу $\text{m}$, получаем:
$g = \frac{v_{min}^2}{r}$.
Отсюда выражаем минимальную скорость:
$v_{min} = \sqrt{gr}$.
Подставим числовые значения ($r=l=0.4 \text{ м}$):
$v_{min} = \sqrt{9.8 \cdot 0.4} = \sqrt{3.92} \approx 1.98 \text{ м/с}$.
Округлив до двух значащих цифр, получаем $2.0 \text{ м/с}$.
Ответ: $\approx 1.98 \text{ м/с}$.
Другие задания:
Вариант 3
стр. 33Вариант 4
стр. 33Вариант 5*
стр. 33Вариант 1
стр. 34Вариант 2
стр. 34Вариант 3
стр. 35Вариант 4
стр. 35Вариант 5*
стр. 36Вариант 1
стр. 36Вариант 2
стр. 36Вариант 3
стр. 37Вариант 4
стр. 37Вариант 5*
стр. 37Вариант 1
стр. 37Вариант 2
стр. 37к 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 36 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. 36), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.