Номер 4, страница 92 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 3. Динамика. Параграф 17. Сила упругости. Закон Гука. Задания и упражнения - номер 4, страница 92.

Условие.

4. Брусок скользит по наклонной плоскости. Как можно определить модуль равнодействующей сил, действующих на брусок, используя весы, секундомер, линейку, и модуль скорости бруска у основания наклонной плоскости? Трением при движении пренебречь.

Решение.

Дано:
Весы
Секундомер
Линейка
Модуль скорости бруска у основания наклонной плоскости: $\text{v}$
Начальная скорость бруска: $v_0=0$
Трение отсутствует.

Найти:
Модуль равнодействующей сил $F_{равн}$.

Решение:

Согласно второму закону Ньютона, модуль равнодействующей силы, действующей на брусок, определяется по формуле:

$F_{равн} = m \cdot a$

где $\text{m}$ — масса бруска, а $\text{a}$ — его ускорение. Задача сводится к определению массы и ускорения с помощью имеющихся приборов.

Массу бруска $\text{m}$ измеряем с помощью весов.

Ускорение бруска $\text{a}$ находим из формул кинематики для равноускоренного движения. Брусок начинает движение из состояния покоя ($v_0 = 0$) и, пройдя расстояние $\text{L}$ (длину наклонной плоскости), достигает скорости $\text{v}$. Связь между этими величинами выражается формулой:

$v^2 - v_0^2 = 2aL$

Учитывая, что $v_0 = 0$, получаем:

$v^2 = 2aL$

Длину наклонной плоскости $\text{L}$ мы можем измерить с помощью линейки. Скорость $\text{v}$ у основания известна. Из этой формулы выражаем ускорение:

$a = \frac{v^2}{2L}$

Теперь подставляем найденные массу $\text{m}$ и ускорение $\text{a}$ в формулу второго закона Ньютона:

$F_{равн} = m \cdot \frac{v^2}{2L}$

Таким образом, для определения модуля равнодействующей силы необходимо сначала измерить массу бруска $\text{m}$ весами и длину наклонной плоскости $\text{L}$ линейкой, а затем, используя известную конечную скорость $\text{v}$, рассчитать искомую величину.

Ответ: Модуль равнодействующей силы можно определить, измерив массу бруска $\text{m}$ с помощью весов и длину наклонной плоскости $\text{L}$ с помощью линейки. Затем, используя заданный модуль скорости бруска у основания $\text{v}$, рассчитать равнодействующую силу по формуле $F_{равн} = \frac{mv^2}{2L}$.