Между кубиком и опорой трения нет. Левый край первой пружины прикреплён к стенке. Удлинение второй пружины равно 2 см
Текст распознан с изображения задания. Формулы, таблицы и рисунки смотрите на картинке ниже.
Ответ
16
Задание 2 ЕГЭ по физике
Что проверяет: Динамика: законы Ньютона и силы
Задание 2 ЕГЭ по физике проверяет тему «динамика: законы Ньютона и силы». Ниже вы найдёте 4 варианта с условием, ответом и разбором, а под ними теория и алгоритм решения этого номера.
Брусок массой 4 кг тянут по горизонтальной поверхности силой 12 Н, направленной вдоль поверхности. Коэффициент трения между бруском и поверхностью равен 0,2, g = 10 м/с². Определите ускорение бруска. Ответ выразите в м/с².
Ответ
1.0
На брусок действуют сила тяги, сила трения, сила тяжести и реакция опоры. По вертикали N = mg = 4 · 10 = 40 Н.
Сила трения F_тр = μN = 0,2 · 40 = 8 Н.
Второй закон Ньютона вдоль движения: ma = F − F_тр = 12 − 8 = 4 Н, откуда a = 4 / 4 = 1.0 м/с². Ответ — 1.0.
Тело массой 2 кг движется по окружности радиусом 0,5 м со скоростью 4 м/с. Определите модуль силы, сообщающей телу центростремительное ускорение. Ответ выразите в ньютонах.
Ответ
64
Центростремительное ускорение a = v² / R = 16 / 0,5 = 32 м/с².
По второму закону Ньютона F = ma = 2 · 32 = 64 Н. Ответ — 64.
Пружина жёсткостью 200 Н/м растянута на 5 см. Какую массу нужно подвесить к этой пружине в вертикальном положении, чтобы она растянулась на столько же? g = 10 м/с². Ответ выразите в килограммах.
Ответ
1.0
Сила упругости при растяжении на 5 см равна F = kx = 200 · 0,05 = 10 Н.
В равновесии эта сила уравновешивает силу тяжести: mg = 10 Н, откуда m = 10 / 10 = 1 кг. Ответ — 1.0.
Теория к заданию 2 ЕГЭ по физике. Динамика: законы Ньютона и силы
Задача на равновесие или движение тела под действием нескольких сил.
Что нужно знать
- Второй закон Ньютона: равнодействующая всех сил равна ma; при равновесии она равна нулю.
- Закон Гука: F = kx, где x означает удлинение пружины.
- Если тело покоится, сумма проекций сил на каждую ось равна нулю.
- Пружины, соединённые последовательно через тело, могут иметь разные удлинения, но силы связаны условием равновесия тела.
- Сила трения скольжения: F = μN; сила реакции опоры N на горизонтальной поверхности равна mg при отсутствии вертикальных сил.
Силы и законы Ньютона
- Второй закон Ньютона: векторная сумма всех сил равна ma. Задача решается проецированием на оси.
- Сила тяжести: F = mg, направлена вертикально вниз.
- Сила упругости: F = kx (закон Гука), направлена против деформации.
- Сила трения скольжения: F = μN, где N означает силу нормальной реакции опоры.
- На горизонтальной поверхности N = mg; на наклонной плоскости N = mg·cos α, а скатывающая составляющая равна mg·sin α.
- Сила всемирного тяготения: F = G·m₁m₂/r².
- Весом тела называют силу, с которой тело давит на опору; при движении вверх с ускорением вес больше mg, а при движении вниз с ускорением меньше mg.
- Порядок решения: рисунок с силами, выбор осей, проекции, уравнения, решение.
Как решать задание 2
- Сделайте рисунок и покажите все силы, действующие на тело.
- Выберите оси и запишите условие равновесия или второй закон Ньютона в проекциях.
- Выразите силы упругости через жёсткости и удлинения.
- Решите систему относительно искомой величины.
- Проверьте единицы: удлинение в сантиметрах нужно перевести в метры.
Разбор примера
Брусок массой 2 кг лежит на горизонтальном столе. Коэффициент трения 0,3. Какую горизонтальную силу нужно приложить, чтобы брусок начал двигаться? Принять g = 10 м/с².
- Рисуем силы: тяжесть mg вниз, реакция опоры N вверх, приложенная сила F горизонтально, трение против движения.
- Проецируем на вертикальную ось: N − mg = 0, значит N = mg.
- Считаем: N = 2 · 10 = 20 Н.
- Максимальная сила трения покоя равна μN = 0,3 · 20 = 6 Н.
- Чтобы брусок сдвинулся, приложенная сила должна превысить 6 Н.
Ответбольше 6 Н
Частые ошибки
- Не переводят сантиметры в метры при подстановке в закон Гука.
- Забывают силу, действующую со стороны второй пружины.
Задание 2 входит в ЕГЭ по физике. Это единственная страница сайта, где собраны все варианты этого номера: текст условия, картинка задания, правильный ответ, разбор решения и теория с алгоритмом. Остальные номера открываются в списке выше, а их перечень с темами есть в списке заданий ЕГЭ по физике.