Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д29 C2 № 2943
i

При вы­пол­не­нии трюка «Ле­та­ю­щий ве­ло­си­пе­дист» гон­щик дви­жет­ся по трам­пли­ну под дей­стви­ем силы тя­же­сти, на­чи­ная дви­же­ние из со­сто­я­ния покоя с вы­со­ты Н (см. рис.).

 

 

На краю трам­пли­на ско­рость гон­щи­ка на­прав­ле­на под углом  альфа =30 гра­ду­сов к го­ри­зон­ту. Про­ле­тев по воз­ду­ху, гон­щик при­зем­ля­ет­ся на го­ри­зон­таль­ный стол, на­хо­дя­щий­ся на той же вы­со­те, что и край трам­пли­на. Ка­ко­ва вы­со­та по­ле­та h на этом трам­пли­не? Со­про­тив­ле­ни­ем воз­ду­ха и тре­ни­ем пре­не­бречь.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Мо­дель гон­щи­ка  — ма­те­ри­аль­ная точка. Счи­та­ем полет сво­бод­ным па­де­ни­ем с на­чаль­ной ско­ро­стью \vec v , на­прав­лен­ной под углом  альфа к го­ри­зон­ту. Вы­со­та по­ле­та опре­де­ля­ет­ся из вы­ра­же­ния h= дробь: чис­ли­тель: v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2g конец дроби синус в квад­ра­те альфа . Мо­дуль на­чаль­ной ско­ро­сти опре­де­ля­ет­ся из за­ко­на со­хра­не­ния энер­гии  дробь: чис­ли­тель: m v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =mgH, так что  дробь: чис­ли­тель: v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2g конец дроби =H. При  альфа =30 гра­ду­сов по­лу­ча­ем h=H синус в квад­ра­те альфа = дробь: чис­ли­тель: H, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

 

Ответ: вы­со­та подъ­ема h= дробь: чис­ли­тель: H, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
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: закон со­хра­не­ния энер­гии, вы­ра­же­ние для вы­со­ты по­ле­та бро­шен­но­го тела в поле силы тя­же­сти);

II) опи­са­ны все вновь вво­ди­мые в ре­ше­нии бук­вен­ные обо­зна­че­ния фи­зи­че­ских ве­ли­чин (за ис­клю­че­ни­ем обо­зна­че­ний кон­стант, ука­зан­ных в ва­ри­ан­те КИМ, и обо­зна­че­ний ве­ли­чин, ис­поль­зу­е­мых в усло­вии за­да­чи);

III) про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му от­ве­ту;

IV) пред­став­лен пра­виль­ный ответ

3
Пра­виль­но за­пи­са­ны все не­об­хо­ди­мые по­ло­же­ния тео­рии, фи­зи­че­ские за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, и про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые пре­об­ра­зо­ва­ния. Но име­ют­ся сле­ду­ю­щие не­до­стат­ки.

За­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие пунк­ту II, пред­став­ле­ны не в пол­ном объ­е­ме или от­сут­ству­ют.

ИЛИ

В ре­ше­нии лиш­ние за­пи­си, не вхо­дя­щие в ре­ше­ние (воз­мож­но, не­вер­ные), не от­де­ле­ны от ре­ше­ния (не за­черк­ну­ты; не за­клю­че­ны в скоб­ки, рамку и т. п.).

ИЛИ

В не­об­хо­ди­мых ма­те­ма­ти­че­ских пре­об­ра­зо­ва­ни­ях или вы­чис­ле­ни­ях до­пу­ще­ны ошиб­ки, и (или)

пре­об­ра­зо­ва­ния/вы­чис­ле­ния не до­ве­де­ны до конца.

ИЛИ

От­сут­ству­ет пункт IV, или в нем до­пу­ще­на ошиб­ка

2
Пред­став­ле­ны за­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие од­но­му из сле­ду­ю­щих слу­ча­ев.

Пред­став­ле­ны толь­ко по­ло­же­ния и фор­му­лы, вы­ра­жа­ю­щие фи­зи­че­ские за­ко­ны, при­ме­не­ние ко­то­рых не­об­хо­ди­мо для ре­ше­ния за­да­чи, без каких-⁠либо пре­об­ра­зо­ва­ний с их ис­поль­зо­ва­ни­ем, на­прав­лен­ных на ре­ше­ние за­да­чи, и от­ве­та.

ИЛИ

В ре­ше­нии от­сут­ству­ет ОДНА из ис­ход­ных фор­мул, не­об­хо­ди­мая для ре­ше­ния 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 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 в 1, 2, 3 балла0
Мак­си­маль­ный балл3
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ:
Гость 06.05.2012 15:36

на­пи­ши­те по­жа­луй­ста по­по­дроб­нее,как вы нашли вы­со­ту h (никак не пойму)

Алексей

Доб­рый день!

В ре­ше­нии за­да­чи ис­поль­зу­ет­ся фор­му­ла для мак­си­маль­ной вы­со­ты по­ле­та тела, бро­шен­но­го под углом к го­ри­зон­ту. При этом ско­рость вы­ле­та с трам­пли­на опре­де­ля­ет­ся из за­ко­на со­хра­не­ния пол­ной ме­ха­ни­че­ской энер­гии ве­ло­си­пе­ди­ста.

На­пом­ню, как можно вы­ве­сти фор­му­лу для вы­со­ты. При сво­бод­ном па­де­нии тела, бро­шен­но­го под углом к го­ри­зон­ту, вер­ти­каль­ная ко­ор­ди­на­та в си­сте­ме от­сче­та, в ко­то­рой на­ча­ло от­сче­та по­ме­ще­но на уров­не брос­ка, опре­де­ля­ет­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом (здесь v  — на­чаль­ная ско­рость тела):

y левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =v синус альфа t минус дробь: чис­ли­тель: gt в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

При­рав­няв это вы­ра­же­ние нулю, можем найти время по­ле­та тела:

T= дробь: чис­ли­тель: 2v синус альфа , зна­ме­на­тель: g конец дроби .

Время подъ­ема равно вре­ме­ни спус­ка, сле­до­ва­тель­но для него имеем: T_подъ­ем= дробь: чис­ли­тель: T, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: v синус альфа , зна­ме­на­тель: g конец дроби .

Мак­си­маль­ная вы­со­та  — это вер­ти­каль­ная ко­ор­ди­на­та в конце подъ­ема, сле­до­ва­тель­но,

h=y левая круг­лая скоб­ка T_подъ­ем пра­вая круг­лая скоб­ка =v синус альфа дробь: чис­ли­тель: v синус альфа , зна­ме­на­тель: g конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: g левая круг­лая скоб­ка v синус альфа /g пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: v в квад­ра­те синус в квад­ра­те альфа , зна­ме­на­тель: 2g конец дроби .

Про закон со­хра­не­ния энер­гии: при­рав­ни­ва­ет­ся пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия на вер­ши­не скло­на (ве­ло­си­пе­дист об­ла­да­ет толь­ко по­тен­ци­аль­ной энер­ги­ей, от­счи­ты­ва­ем ее от уров­ня трам­пли­на) и на уров­не трам­пли­на (ве­ло­си­пе­дист имеет толь­ко ки­не­ти­че­скую энер­гию).

 

Есть аль­тер­на­тив­ное ре­ше­ние, в ко­то­ром первую фор­му­лу можно не пом­нить. Про­сто вы­пи­шем два за­ко­на со­хра­не­ния энер­гии. Пер­вый между мо­мен­том стар­та и мо­мен­том от­ры­ва от трам­пли­на:

mgH= дробь: чис­ли­тель: mv в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Вто­рой: между мо­мен­том стар­та и мо­мен­том, когда ве­ло­си­пе­дист на­хо­дит­ся в мак­си­маль­ной точке по­ле­та. В этой точке он об­ла­да­ет и по­тен­ци­аль­ной, и ки­не­ти­че­ской энер­ги­ей. При этом его ско­рость в этот мо­мент вре­ме­ни на­прав­ле­на го­ри­зон­таль­но. Как из­вест­но, при сво­бод­ном па­де­нии тела, го­ри­зон­таль­ная ско­рость его не из­ме­ня­ет­ся, зна­чит, ско­рость ве­ло­си­пе­ди­ста в мак­си­маль­ной точке равна v ко­си­нус альфа . Сле­до­ва­тель­но не­об­хо­ди­мый нам закон со­хра­не­ния энер­гии имеет вид

mgH= дробь: чис­ли­тель: m левая круг­лая скоб­ка v ко­си­нус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс mgh .

Решая си­сте­му из двух урав­не­ний, по­лу­ча­ем ответ.

Гость 09.05.2012 21:47

Здрав­ствуй­те!

 

Мо­же­те по­яс­нить ("раз­же­вать") что зна­чит сле­ду­ю­щее пред­ло­же­ние в усло­вии за­да­чи:

"гон­щик при­зем­ля­ет­ся на го­ри­зон­таль­ный стол, на­хо­дя­щий­ся на той же вы­со­те, что и край трам­пли­на".

 

Что зна­чит "на го­ри­зон­таль­ный стол" ?

 

Какую ин­фор­ма­цию можно из­влечь из этого пред­ло­же­ния для ре­ше­ния за­да­чи, или же это лиш­няя ин­фор­ма­ция ?

 

За­ра­нее Бла­го­да­рю.

Алексей

Доб­рый день!

В прин­ци­пе, это не несет ни­ка­кой смыс­ло­вой на­груз­ки. Автор за­да­чи про­сто по­пы­тал­ся сло­вес­но опи­сать кар­тин­ку, ко­то­рая при­ла­га­ет­ся к за­да­че. Если бы место, куда пры­га­ет гон­щик, вело бы себя как-то "хол­ми­сто", то было бы труд­но за­дать во­прос: вы­со­та по­ле­та была бы не со­всем точно опре­де­лен­ной ве­ли­чи­ной. На его месте я бы, может, спро­сил: "На какую вы­со­ту под­ско­чит ве­ло­си­пе­дист после от­ры­ва от трам­пли­на?" Тогда "го­ри­зон­таль­ный стол" можно и не упо­ми­нать. :)