PDF-версии: 
В механической системе, изображенной на рисунке, невесомая и нерастяжимая нить перекинута через неподвижный идеальный блок. К левому концу нити подвешена чашка массой m1 = 1,5 кг, на высоте H = 50 см над дном которой удерживают груз массой m2 = 1 кг, а к правому концу нити привязан груз массой m3 = 3 кг, стоящий на подставке. В некоторый момент груз m2 отпускают, он падает в чашку, ударяется и прилипает к ней. На какую максимальную высоту h над подставкой поднимется после удара груз m3?
Какие законы Вы используете для описания взаимодействия груза и чашки? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Решение. Обоснование
Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. Поскольку размеры грузов малы, то их можно считать материальными точками. Поскольку внутренние силы взаимодействия, возникающие при неупругом соударении груза и чашки, довольно велики (так как соударение длится короткий промежуток времени, а импульс каждого из тел изменился на конечную величину), то действием внешних сил на данные тела можно пренебречь. Значит, в ИСО можно применить закон сохранения импульса. Нить нерастяжима и невесома, поэтому третий груз приобретает такую же скорость, что и чашка с прилипшим к ней второй груз. По этим причинам суммарная работа непотенциальных сил натяжения нити равна нулю, а значит механическая энергия системы сохраняется. Следовательно, в ИСО можно применить закон сохранения энергии.
Перейдем к решению.
1. Груз m2 приобретет перед ударом о чашку при свободном падении с высоты H скорость 
и импульс, направленный вертикально вниз и равный m2V.
2. Рассмотрим действие силы натяжения нити 
на грузики 
+ 
и силы натяжения нити 
на грузик 
Проекции импульсов этих сил равны: 
Поскольку нить нерастяжима, то 
В силу невесомости нити 
Тогда получаем, что m2V = (m1 + m2 + m3)υ, откуда начальная скорость движения груза массой m3 вверх, а чашки с прилипшим грузом общей массой m1 + m2 вниз, равна:
3. Поскольку m1 + m2 = 2,5 кг по условию меньше, чем m3 = 3 кг, начавшееся движение груза m3 вверх будет замедляться до остановки, когда вся кинетическая энергия системы перейдет в потенциальную энергию, а груз m3 поднимется на искомую максимальную высоту h над подставкой, а чашка на столько же опустится:
4. Таким образом:
Ответ: 
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Критерий 1 | |
Верно обоснована возможность использования законов (закономерностей). | 1 |
В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка. ИЛИ Обоснование отсутствует. | 0 |
| Критерий 2 | |
| 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: формула для скорости тела при свободном падении, законы сохранения проекции импульса и механической энергии); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пунктам II и III, представлены не в полном объеме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не зачеркнуты. И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины). | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 4 |