Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 33037
i

Два де­ре­вян­ных коль­ца дет­ских пи­ра­ми­док № 1 и № 2, спо­соб­ных без тре­ния сколь­зить по оси, со­еди­ни­ли с ос­но­ва­ни­я­ми двумя оди­на­ко­вы­ми лег­ки­ми пру­жин­ка­ми (см. рис.). Пи­ра­мид­ку № 2 по­ме­сти­ли в проч­ный сосуд с водой, при­кре­пив ос­но­ва­ние к его дну. Обе пи­ра­мид­ки по­ко­ят­ся от­но­си­тель­но Земли. Как из­ме­нит­ся по срав­не­нию с этим слу­ча­ем (уве­ли­чит­ся, умень­шит­ся или оста­нет­ся преж­ней) длина пру­жин пи­ра­ми­док № 1 и № 2 во время сво­бод­но­го па­де­ния с бал­ко­на вы­со­ко­го дома? Со­про­тив­ле­ни­ем воз­ду­ха пре­не­бречь. Ответ по­яс­ни­те, ука­зав, какие фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­но­сти Вы ис­поль­зо­ва­ли.

Пи­ра­ми­да 1

Пи­ра­ми­да 2

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

На коль­цо в пер­вом слу­чае дей­ству­ют сила упру­го­сти пру­жи­ны Fy1, сила тя­же­сти коль­ца mg. Во вто­ром слу­чае на тело дей­ству­ют сила Ар­хи­ме­да Fарх, сила упру­го­сти Fу2 и сила тя­же­сти mg. Пусть плот­ность де­ре­ва \rho, объем коль­ца V, плот­ность воды \rho _0. Сила тя­же­сти равна \rho gV, сила Ар­хи­ме­да F_арх= \rho _0gV. Так как \rho _0 боль­ше \rho , то сила Ар­хи­ме­да по мо­ду­лю боль­ше, чем сила тя­же­сти. Сде­ла­ем ри­су­нок и изоб­ра­зим силы, дей­ству­ю­щие на тело в каж­дом слу­чае:

Пи­ра­ми­да 1

Пи­ра­ми­да 2

В пер­вом слу­чае пру­жи­на сжата, а во вто­ром рас­тя­ну­та, так как сила Ар­хи­ме­да боль­ше силы тя­же­сти коль­ца. За­пи­шем вто­рой закон Нью­то­на для двух пи­ра­ми­док во время покоя от­но­си­тель­но Земли:

\vecF_y1 плюс m\vecg=m\veca;

\vecF_y2 плюс m\vecg плюс \vecF_арх=m\veca.

Учи­ты­вая, что уско­ре­ние равно нулю, по­лу­ча­ем про­ек­цию на вер­ти­каль­ную ось:

F_y1 минус mg=0;

F_y2 плюс mg минус F_арх=0.

Тогда по­лу­ча­ем: F_y1=mg; F_y2=F_арх минус mg.

Мо­ду­ли силы упру­го­сти по за­ко­ну Гука равны F_у1=k|l_1 минус l_0|, F_у2=k|l_2 минус l_0|, где k—жест­кость пру­жи­ны, l0—длина не­де­фор­ми­ро­ван­ной пру­жи­ны.

При сво­бод­ном па­де­нии тело на­хо­дит­ся в со­сто­я­нии не­ве­со­мо­сти: не­ве­со­мы­ми ста­но­вят­ся и коль­цо, и вода. По за­ко­ну Ар­хи­ме­да сила Ар­хи­ме­да равна весу вы­тес­нен­ной жид­ко­сти. Когда пи­ра­мид­ка на­хо­дит­ся в со­сто­я­нии не­ве­со­мо­сти, то и вес вы­тес­нен­ной жид­ко­сти также равен нулю, сле­до­ва­тель­но, сила Ар­хи­ме­да стала рав­ной нулю. Вес всех пред­ме­тов стал равен нулю и пе­ре­стал дей­ство­вать на пру­жи­ны, и они вер­ну­лись в не­де­фор­ми­ро­ван­ное со­сто­я­ние: пру­жи­на 1 рас­тя­ну­лась, а пру­жи­на 2  — сжа­лась.

 

Ответ: пру­жи­на 1 рас­тя­ну­лась, а пру­жи­на 2  — сжа­лась.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы

При­ве­де­но пол­ное пра­виль­ное ре­ше­ние, вклю­ча­ю­щее пра­виль­ный ответ и ис­чер­пы­ва­ю­щие вер­ные рас­суж­де­ния с пря­мым ука­за­ни­ем на­блю­да­е­мых яв­ле­ний и за­ко­нов

3

Дан пра­виль­ный ответ, и при­ве­де­но объ­яс­не­ние, но в ре­ше­нии име­ет­ся один или не­сколь­ко из сле­ду­ю­щих не­до­стат­ков.

В объ­яс­не­нии не ука­за­но или не ис­поль­зо­ва­ны одно из фи­зи­че­ских яв­ле­ний, свойств, опре­де­ле­ний или один из за­ко­нов (фор­мул), не­об­хо­ди­мых для пол­но­го вер­но­го объ­яс­не­ния. (Утвер­жде­ние, ле­жа­щее в ос­но­ве объ­яс­не­ния, не под­креп­ле­но со­от­вет­ству­ю­щим за­ко­ном, свой­ством, яв­ле­ни­ем, опре­де­ле­ни­ем и т.п.)

И (ИЛИ)

Ука­за­ны все не­об­хо­ди­мые для объ­яс­не­ния яв­ле­ния и за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, но в них со­дер­жит­ся один ло­ги­че­ский недочёт.

И (ИЛИ)

В ре­ше­нии име­ют­ся лиш­ние за­пи­си, не вхо­дя­щие в ре­ше­ние (воз­мож­но, не­вер­ные), ко­то­рые не от­де­ле­ны от ре­ше­ния и не зачёрк­ну­ты.

И (ИЛИ)

В ре­ше­нии име­ет­ся не­точ­ность в ука­за­нии на одно из фи­зи­че­ских яв­ле­ний, свойств, опре­де­ле­ний, за­ко­нов (фор­мул), не­об­хо­ди­мых для пол­но­го вер­но­го объ­яс­не­ния

2

Пред­став­ле­но ре­ше­ние, со­от­вет­ству­ю­щее од­но­му из сле­ду­ю­щих слу­ча­ев.

Дан пра­виль­ный ответ на во­прос за­да­ния, и при­ве­де­но объ­яс­не­ние, но в нём не ука­за­ны два яв­ле­ния или фи­зи­че­ских за­ко­на, не­об­хо­ди­мых для пол­но­го вер­но­го объ­яс­не­ния.

ИЛИ

Ука­за­ны все не­об­хо­ди­мые для объ­яс­не­ния яв­ле­ния и за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, но име­ю­щи­е­ся рас­суж­де­ния, на­прав­лен­ные на по­лу­че­ние от­ве­та на во­прос за­да­ния, не до­ве­де­ны до конца.

ИЛИ

Ука­за­ны все не­об­хо­ди­мые для объ­яс­не­ния яв­ле­ния и за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, но име­ю­щи­е­ся рас­суж­де­ния, при­во­дя­щие к от­ве­ту, со­дер­жат ошиб­ки.

ИЛИ

Ука­за­ны не все не­об­хо­ди­мые для объ­яс­не­ния яв­ле­ния и за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, но име­ют­ся вер­ные рас­суж­де­ния, на­прав­лен­ные на ре­ше­ние за­да­чи

1
Все слу­чаи ре­ше­ния, ко­то­рые не со­от­вет­ству­ют вы­ше­ука­зан­ным кри­те­ри­ям вы­став­ле­ния оце­нок в 1, 2, 3 балла0
Мак­си­маль­ный балл3
Источник: ЕГЭ по фи­зи­ке 05.06.2023. Ос­нов­ная волна. Раз­ные за­да­чи
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 1.2.8 Сила упру­го­сти. Закон Гука
Спрятать решение · КритерииСпрятать критерии · Помощь


О про­ек­те · Ре­дак­ция · Пра­во­вая ин­фор­ма­ция · О ре­кла­ме
© Гущин Д. Д., 2011—2025