
В механической системе, изображенной на рисунке, все блоки, пружины и нити невесомые, нити нерастяжимые, трения в осях блоков нет, все участки нитей, не лежащие на блоках, вертикальны. Известно, что после подвешивания груза массой
к оси самого правого блока левая пружина в состоянии равновесия растянулась на величину
Найдите коэффициент жесткости
левой пружины.
Решение. 1. Изобразим силы, действующие на пружины, блоки и груз в данной системе (см. рис.). Из предположений относительно ее свойств, приведенных в условии, с учетом равновесия участков нитей между блоками, блоками и пружинами и самих блоков следует, что вдоль каждой из трех нитей сохраняются силы их натяжения. По закону Гука сила натяжения T первой нити равна упругой силе растяжения первой пружины:
где k1 — коэффициент жесткости первой пружины.
2. Из условия равновесия третьего слева блока следует, что сила натяжения второй нити равна 2T. Аналогичным образом получаем, что сила натяжения третьей нити равна 4T.
3. На груз массой M в равновесии действует вниз сила тяжести Mg, а вверх — сила натяжения нити подвеса груза к оси блока, равная 8T: откуда:
4. Таким образом:
Ответ: 500 Н/м.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| 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: условия равновесия тел в ИСО, закон Гука)1; 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)2; III) представлены 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. | 2 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), 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). | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
1В качестве исходных принимаются формулы, указанные в кодификаторе проверяемых требований к результатам освоения основных образовательных программ среднего общего образования и элементов содержания для проведения единого государственного экзамена по физике.
2 Стандартными считаются обозначения величин, принятые в кодификаторе проверяемых требований к результатам освоения основных образовательных программ среднего общего образования и элементов содержания для проведения единого государственного экзамена по физике.
PDF-версии: