Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д29 C2 № 3074
i

Шайба мас­сой m на­чи­на­ет дви­же­ние по же­ло­бу AB из точки А из со­сто­я­ния покоя. Точка А рас­по­ло­же­на выше точки B на вы­со­те H = 6м. В про­цес­се дви­же­ния по же­ло­бу ме­ха­ни­че­ская энер­гия шайбы из-⁠за тре­ния умень­ша­ет­ся на \Delta E = 2Дж. В точке B шайба вы­ле­та­ет из же­ло­ба под углом  альфа = 15 гра­ду­сов к го­ри­зон­ту и па­да­ет на землю в точке D, на­хо­дя­щей­ся на одной го­ри­зон­та­ли с точ­кой B (см. рис.). BD = 4м. Най­ди­те массу шайбы m. Со­про­тив­ле­ни­ем воз­ду­ха пре­не­бречь.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Ско­рость шайбы в точке В опре­де­ля­ет­ся из ба­лан­са ее энер­гии в точ­ках A и В с уче­том по­терь на тре­ние:

 дробь: чис­ли­тель: m v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = mgH минус \Delta E.

От­сю­да  v в квад­ра­те = 2gH минус дробь: чис­ли­тель: 2 \Delta E, зна­ме­на­тель: m конец дроби .

Время по­ле­та шайбы из точки В в точку D можно найти из урав­не­ния дви­же­ния:

y = v синус альфа умно­жить на t минус дробь: чис­ли­тель: gt в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = 0,

где y  — вер­ти­каль­ная ко­ор­ди­на­та шайбы в си­сте­ме от­сче­та с на­ча­лом ко­ор­ди­нат в точке В. От­сю­да t = дробь: чис­ли­тель: 2 v синус альфа , зна­ме­на­тель: g конец дроби .

Даль­ность по­ле­та BD опре­де­ля­ет­ся из вы­ра­же­ния для го­ри­зон­таль­ной ко­ор­ди­на­ты шайбы в той же си­сте­ме от­сче­та:

 BD = v ко­си­нус альфа умно­жить на t = дробь: чис­ли­тель: v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: g конец дроби синус 2 альфа .

Под­став­ляя в вы­ра­же­ние для BD зна­че­ние  v в квад­ра­те , по­лу­ча­ем

 BD = 2 левая круг­лая скоб­ка H минус дробь: чис­ли­тель: \Delta E, зна­ме­на­тель: mg конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка синус 2 альфа .

От­сю­да масса шайбы:

 m = дробь: чис­ли­тель: \Delta E, зна­ме­на­тель: g левая круг­лая скоб­ка H минус дробь: чис­ли­тель: BD, зна­ме­на­тель: 2 синус 2 альфа конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2, зна­ме­на­тель: 10 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка 6 минус дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 2 синус 30 гра­ду­сов конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби =0,1кг.

Ответ: m = 0,1кг.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оцен­ки вы­пол­не­ния за­да­ния Баллы
При­ве­де­но пол­ное пра­виль­ное ре­ше­ние, вклю­ча­ю­щее пра­виль­ный ответ (в дан­ном слу­чае  — п.1), и пол­ное вер­ное объ­яс­не­ние (в дан­ном слу­чае  — п.2–3) с ука­за­ни­ем на­блю­да­е­мых яв­ле­ний (маг­нит­ное поле по­ло­со­во­го маг­ни­та, дей­ствие маг­нит­но­го поля на про­вод­ник с током) и за­ко­нов (в дан­ном слу­чае  — опре­де­ле­ние на­прав­ле­ния силы Ам­пе­ра). 3
При­ве­де­но ре­ше­ние и дан вер­ный ответ, но име­ет­ся один из сле­ду­ю­щих не­до­стат­ков:
— В объ­яс­не­нии со­дер­жат­ся лишь общие рас­суж­де­ния без при­вяз­ки к кон­крет­ной си­ту­а­ции за­да­чи, хотя ука­за­ны все не­об­хо­ди­мые фи­зи­че­ские яв­ле­ния и за­ко­ны.
  

ИЛИ
— Рас­суж­де­ния, при­во­дя­щие к от­ве­ту, пред­став­ле­ны не в пол­ном объ­е­ме или в них со­дер­жат­ся ло­ги­че­ские не­до­че­ты.
  

ИЛИ
— Ука­за­ны не все фи­зи­че­ские яв­ле­ния и за­ко­ны, не­об­хо­ди­мые для пол­но­го пра­виль­но­го ре­ше­ния.

2
Пред­став­ле­ны за­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие од­но­му из сле­ду­ю­щих слу­ча­ев:
— При­ве­де­ны рас­суж­де­ния с ука­за­ни­ем на фи­зи­че­ские яв­ле­ния и за­ко­ны, но дан не­вер­ный или не­пол­ный ответ.
  

ИЛИ
— При­ве­де­ны рас­суж­де­ния с ука­за­ни­ем на фи­зи­че­ские яв­ле­ния и за­ко­ны, но ответ не дан.
  

ИЛИ
— Пред­став­лен толь­ко пра­виль­ный ответ без обос­но­ва­ний.

1
Все слу­чаи ре­ше­ния, ко­то­рые не со­от­вет­ству­ют вы­ше­ука­зан­ным кри­те­ри­ям вы­став­ле­ния оце­нок в 1, 2, 3 балла. 0
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ:
Гость 09.05.2012 15:46

по­че­му мы из­ме­не­ние энер­гии вы­чи­та­ем из по­тен­ци­аль­ной энер­гии?

Алексей

Доб­рый день!

Тут про­сто сразу пе­ре­не­се­но одно сла­га­е­мое в ра­вен­стве. Рас­смот­рим более по­дроб­но. Будем от­счи­ты­вать по­тен­ци­аль­ную энер­гию от уров­ня BD. По­сколь­ку тело в на­ча­ле не­по­движ­но, пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия в точке A равна по­тен­ци­аль­ной энер­гии E_1=mgH. Пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия в точке B равна ки­не­ти­че­ской энер­гии E_2= дробь: чис­ли­тель: mv в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Если бы вы­пол­нял­ся закон со­хра­не­ния пол­ной ме­ха­ни­че­ской энер­гии, то есть не было бы по­терь энер­гии из-за тре­ния, то мы бы при­рав­ня­ли E_1 и E_2, но в за­да­че есть тре­ние. Оно при­во­дит к умень­ше­нию пол­ной ме­ха­ни­че­ской энер­гии на \Delta E. Сле­до­ва­тель­но, E_1 боль­ше E_2 и E_1 минус E_2=\Delta E рав­но­силь­но mgH минус дробь: чис­ли­тель: mv в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =\Delta E рав­но­силь­но mgH минус \Delta E= дробь: чис­ли­тель: mv в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Гость 15.05.2012 21:25

Доб­рый день. По­яс­ни­те по­жа­луй­ста, каким об­ра­зом при на­хож­де­нии вре­ме­ни полёта через ко­ор­ди­на­ту У по­лу­ча­ет­ся синус двой­но­го угла? Sin2a У меня та­ко­го не по­лу­ча­ет­ся ни­ка­ким об­ра­зом.

Алексей

Доб­рый день!

При на­хож­де­нии вре­ме­ни по­ле­та и не по­лу­ча­ет­ся синус двой­но­го угла, по­лу­ча­ет­ся ве­ли­чи­на T_по­ле­та= дробь: чис­ли­тель: 2v синус альфа , зна­ме­на­тель: g конец дроби .

Такая кон­струк­ция воз­ни­ка­ет при под­сче­те даль­но­сти по­ле­та, как это и ска­за­но в ре­ше­нии:

L_по­ле­та=v ко­си­нус альфа T_по­ле­та=v ко­си­нус альфа умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 2v синус альфа , зна­ме­на­тель: g конец дроби = дробь: чис­ли­тель: v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: g конец дроби умно­жить на левая круг­лая скоб­ка 2 ко­си­нус альфа синус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: v в квад­ра­те синус 2 альфа , зна­ме­на­тель: g конец дроби .