СДАМ ГИА: РЕШУ ЕГЭ
Образовательный портал для подготовки к экзаменам
Физика
Физика
Cайты, меню, вход, новости


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 27 № 2926

После толчка льдинка закатилась в яму с гладкими стенками, в которой она может двигаться практически без трения. На рисунке приведен график зависимости энергии взаимодействия льдинки с Землей от её координаты в яме.

В некоторый момент времени льдинка находилась в точке А с координатой и двигалась влево, имея кинетическую энергию, равную 2 Дж. Сможет ли льдинка выскользнуть из ямы? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

Решение.

1) Льдинка сможет выскользнуть из ямы через ее правый край.

2) Трения при движении льдинки нет, поэтому ее механическая энергия сохраняется. Запас кинетической энергии льдинки в точке A позволяет ей подняться до уровня, где ее потенциальная энергия составит 4 Дж.

3) Левый край ямы поднят до большей высоты. Следовательно, этого края льдинка не достигнет и заскользит вправо. Правый же край ямы ниже: на верху этого края потенциальная энергия льдинки меньше 4 Дж. Поэтому льдинка выскользнет из ямы через правый край.

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.4.8 Закон изменения и сохранения механической энергии
Спрятать решение · · Видеокурс ·
Гость 29.10.2012 11:46

Объясните, пожалуйста, как получили потенциальную энергию равной 4 Дж, если кинетическая равно 2 Дж

Алексей (Санкт-Петербург)

Добрый день!

Из графика видно, что в точке льдинка имеет потенциальную энергию 2 Дж. Следовательно, полная механическая энергия льдинки в этой точке равна . Полная механическая энергия сохраняется, поэтому максимальная возможная потенциальная энергия, когда льдинка останавливается, равна 4 Дж.

Михаил Галечян 19.09.2016 11:32

Добрый день. Мне кажется условие задачи не корректно. Если трения нет, непонятно почему тело обладающее потенциальной энергией 5Дж не преодолело барьер ~3,8Дж (приблизительное значение из графика) при первом же соскальзывании (движение вправо)? Следовательно, трение есть. Попытаемся хоть как-то "спасти" задачу. Положим, при первом соскальзывании тело дошло до координаты 60см (потенциальная энергия 3,5Дж.). Значит, потери энергии 5-3,5=1,5Дж, что составляет 30% - это потери на трение. Значит, при движении влево, тело с потенциальной энергией 3,5Дж дойдет до координаты ~8см (из графика эта координата соответствует энергии 3,5*0,7=2,45Дж) и т.д. С уважением, Михаил.

Антон

По условию тело в начальный момент движется влево. Имея энергию 4 Дж (2 Дж + 2 Дж), оно не может преодолеть потенциальный барьер слева и меняет направление своего движения. Двигаясь вправо, тело преодолевает потенциальный барьер 3,8 Дж и выскальзывает из ямы.

Михаил Галечян 20.09.2016 23:56

В этом и состоит некорректность условия - движение влево невозможно в принципе. После толчка, при первом же движении вправо тело вылетает из ямы.

Антон

Тело стартует из точки А с координатой 10 см. Крайняя левая достижимая им точка (с потенциальной энергией 4 Дж) имеет координату примерно 6 см. Так что тело проедет влево примерно 4 см, после чего начнёт движение вправо. На чём основано утверждение о невозможности движения влево?

Михаил Галечян 22.09.2016 20:55

Тело стартует из точки с х=0 где потенциальная энергия =5Дж. Это следует из первой фразы условия: "После толч­ка льдин­ка за­ка­ти­лась в яму...". ЗАКАТИЛАСЬ - т.е. тела не было в яме, оно не может СТАРТОВАТЬ из точки А. И еще в условии сказано: "В не­ко­то­рый мо­мент вре­ме­ни льдин­ка на­хо­ди­лась в точке А..." т.е. не в момент t=0. Тело может находиться в т.А только один раз и только когда оно движется вправо.

Антон

Льдинка была на правой возвышенности. После толч­ка влево она за­ка­ти­лась в яму, в не­ко­то­рый мо­мент вре­ме­ни льдинка оказалась в точке А и дви­га­лась влево. Этот момент можно назвать стартовым (начальным), поскольку в задаче спрашивается, что произойдёт после этого.

Михаил Галечян 24.09.2016 00:24

Если льдинку столкнули с правой возвышенности, следовательно льдинка имела потенциальную энергию ~3,8Дж и в т.А, с потенциальной энергией 2Дж, никак не могла бы иметь кинетическую энергию 2Дж, только 1,8Дж (3,8-2=1,8Дж). Кроме того, в отсутствии трения, льдинка вообще останется в яме. Будет бесконечно долго колебаться в пределах координат ~7-62см. Условие задачи некорректно.

Простите, Антон, но мне кажется, проще и правильнее изменить условие, чем с таким фантастическим упорством спасать плохое условие задачи...

Антон

После толчка льдинка обладала кинетической энергией 0,2 Дж, в сумме с 3,8 Дж потенциальной было 4 Дж. Льдинка не совершала колебаний в яме. При движении в влево момент прохождения через точку А зафиксировали в условии. Дальнейшее движение влево, разворот и движение вправо с выходом из ямы мы уже обсудили.

Прямо, детектив получается. Мы столько узнали об этой льдинке. ^_^