Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д29 C2 № 3694
i

Из двух ров­ных досок сде­лан желоб, пред­став­ля­ю­щий собой дву­гран­ный угол с рас­тво­ром 2 альфа =90 гра­ду­сов . Желоб за­креп­лен так, что его ребро го­ри­зон­таль­но, а доски сим­мет­рич­ны от­но­си­тель­но вер­ти­ка­ли. В же­ло­бе на бо­ко­вой по­верх­но­сти лежит ци­линдр мас­сой m=1 кг. Ко­эф­фи­ци­ент тре­ния между дос­ка­ми и ци­лин­дром равен \mu =0,2. К торцу ци­лин­дра при­ло­же­на го­ри­зон­таль­но на­прав­лен­ная сила F=3 H. Най­ди­те мо­дуль уско­ре­ния ци­лин­дра.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Изоб­ра­зим вид на желоб со сто­ро­ны торца ци­лин­дра. На ци­линдр в плос­ко­сти чер­те­жа дей­ству­ют на­прав­лен­ная вниз сила тя­же­сти m\vecg и две рав­ные по мо­ду­лю силы ре­ак­ции \vecN досок, на­прав­лен­ные пер­пен­ди­ку­ляр­но стен­кам же­ло­ба. Так как ци­линдр не дви­жет­ся в вер­ти­каль­ном на­прав­ле­нии, то, в со­от­вет­ствии со вто­рым за­ко­ном Нью­то­на, сумма про­ек­ций этих трех сил на вер­ти­каль равна нулю:

mg=2N ко­си­нус левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус альфа пра­вая круг­лая скоб­ка =2N синус альфа , где  альфа =45 гра­ду­сов.

От­сю­да N= дробь: чис­ли­тель: mg, зна­ме­на­тель: 2 синус альфа конец дроби . В го­ри­зон­таль­ном на­прав­ле­нии (вдоль же­ло­ба) на ци­линдр дей­ству­ют сила \vecF, а также, в про­ти­во­по­лож­ном на­прав­ле­нии, две силы су­хо­го тре­ния \vecF_тр. Пред­по­ло­жим, что ци­линдр будет дви­гать­ся по же­ло­бу. Тогда по за­ко­ну Амон­то­на  — Ку­ло­на для силы су­хо­го тре­ния сколь­же­ния можно за­пи­сать:

F_тр=\mu N= дробь: чис­ли­тель: \mu mg, зна­ме­на­тель: 2 синус альфа конец дроби .

За­пи­сы­вая вто­рой закон Нью­то­на в про­ек­ции на го­ри­зон­таль­ную ось, на­прав­лен­ную вдоль ребра же­ло­ба, по­лу­чим:

ma=F минус 2F_тр=F минус дробь: чис­ли­тель: \mu mg, зна­ме­на­тель: синус альфа конец дроби ,

где a  — мо­дуль ис­ко­мо­го уско­ре­ния ци­лин­дра. За­ме­тим, что F боль­ше дробь: чис­ли­тель: \mu mg, зна­ме­на­тель: синус альфа конец дроби . Это озна­ча­ет, что при­ло­жен­ная к торцу ци­лин­дра сила пре­вы­ша­ет силу тре­ния покоя, то есть ци­линдр и в самом деле будет сколь­зить вдоль же­ло­ба.

Сле­до­ва­тель­но, a= дробь: чис­ли­тель: F, зна­ме­на­тель: m конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: \mu g, зна­ме­на­тель: синус альфа конец дроби . Под­став­ляя чис­ло­вые дан­ные и про­ве­ряя раз­мер­ность, окон­ча­тель­но по­лу­чим:

a= дробь: чис­ли­тель: F, зна­ме­на­тель: m конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: \mu g, зна­ме­на­тель: синус альфа конец дроби = левая круг­лая скоб­ка 3 минус 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка м/с в квад­ра­те \approx 0,2м/с в квад­ра­те .

 

Ответ: a= дробь: чис­ли­тель: F, зна­ме­на­тель: m конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: \mu g, зна­ме­на­тель: синус альфа конец дроби \approx 0,2м/с в квад­ра­те .

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния от­ве­та на за­да­ние С2 Баллы
При­ве­де­но пол­ное ре­ше­ние, вклю­ча­ю­щее сле­ду­ю­щие эле­мен­ты:
I) за­пи­са­ны по­ло­же­ния тео­рии и фи­зи­че­ские за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти; при­ме­не­ние ко­то­рых не­об­хо­ди­мо для ре­ше­ния за­да­чи вы­бран­ным спо­со­бом;
II) опи­са­ны все вво­ди­мые в ре­ше­нии бук­вен­ные обо­зна­че­ния фи­зи­че­ских ве­ли­чин (за ис­клю­че­ни­ем обо­зна­че­ний кон­стант, ука­зан­ных в ва­ри­ан­те КИМ, и обо­зна­че­ний, ис­поль­зу­е­мых в усло­вии за­да­чи);
III) пред­став­лен схе­ма­ти­че­ский ри­су­нок с ука­за­ни­ем сил, по­яс­ня­ю­щий ре­ше­ние;
IV) про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния (до­пус­ка­ет­ся вер­баль­ное ука­за­ние на их про­ве­де­ние) и рас­че­ты, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му чис­ло­во­му от­ве­ту (до­пус­ка­ет­ся ре­ше­ние «по ча­стям» с про­ме­жу­точ­ны­ми вы­чис­ле­ни­я­ми);
V) пред­став­лен пра­виль­ный ответ с ука­за­ни­ем еди­ниц из­ме­ре­ния ис­ко­мой ве­ли­чи­ны.
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

Пункт III пред­став­лен не в пол­ном объ­е­ме, со­дер­жит ошиб­ки или от­сут­ству­ет.

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 V, 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 балла. 0
Мак­си­маль­ное ко­ли­че­ство бал­лов 3
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ:
Гость 07.06.2012 19:27

Разве в школь­ном курсе про­хо­дят фор­му­лу Амон­то­на-Ку­ло­на? Можно ли ис­поь­зо­вать ее на егэ?

Алексей

Доб­рый день!

Фор­му­лу F_тр=\mu N для силы тре­ния сколь­же­ния знают все, в школе она, ко­неч­но, про­хо­дит­ся, про­сто не все знают, что это закон Амон­то­на-Ку­ло­на :)

Я не могу быть уве­рен, но мне ка­жет­ся, что Вы в ЕГЭ мо­же­те ис­поль­зо­вать все, что угод­но. Для успеш­ной сдачи, в прин­ци­пе, долж­но хва­тать обыч­ных школь­ных зна­ний, но никто не имеет права Вас огра­ни­чи­вать. Но это мое мне­ние, я могу оши­бать­ся.

Гость 09.06.2012 11:21

Во­прос не по теме: а на­сколь­ко вы сами сдали ЕГЭ по фи­зи­ке, Алек­сей?(если, ко­неч­но, во­об­ще его сда­ва­ли). Про­сто очень ин­те­рес­но)

Алексей

Я уже ста­рый, и участь ЕГЭ меня ми­но­ва­ла, я в свое время сда­вал толь­ко рус­ский язык, это было в да­ле­ком 2005 :)

Гость 09.06.2012 20:56

Да!!! Я пер­вый,кто за­ста­вил вас на­чать со­об­ще­ние не со слов "Доб­рый день!" :)

И во­об­ще, на­сколь­ко я помню, ЕГЭ в Рос­сии су­ще­ству­ет с 2001-2002 годов...

Алексей

Про­сто стало слиш­ком много во­про­сов за день, я даже стал пи­сать "скоро удалю" вме­сто "скоро удалю эти со­об­ще­ния". Надо за­ста­вит себя на­би­рать еще пару слов :)

 

ЕГЭ су­ще­ству­ет давно, но из­на­чаль­но оно вво­ди­лось не во всех ре­ги­о­нах, не по всем пред­ме­там. Экс­пе­ри­мен­ти­ро­ва­ли :)

На тот мо­мент в Санкт-Пе­тер­бур­ге бы толь­ко ЕГЭ по рус­ско­му. Где-то пи­са­ли и по фи­зи­ке, но не у нас. Про­сто помню, что при по­ступ­ле­нии на Физ­фак была такая опция, но мы еще по­сту­па­ли по обыч­ным эк­за­ме­нам, либо олим­пи­а­дам.

Гость 27.06.2012 17:45

на­пи­сал ЕГЭ по фи­зи­ке на 52 балла.Как ду­ма­е­те,это нор­маль­но?

Алексей

Доб­рый день!

Во­об­ще не имею по­ня­тия, если чест­но. По­про­буй­те за­дать этот во­прос в раз­де­ле: "Во­прос-ответ"

Гость 04.05.2013 12:37

После того, как опре­де­ли­ли mg=2Nsin(a), сле­ду­ет за­пи­сы­вать дей­ствие не двух сил тре­ния, а одной. ma=F-(мю)mg\2sin(a). Не со­гла­сен с ре­ше­ни­ем, т.к. сила тре­ния не за­ви­сит от пло­ща­ди со­при­кос­но­ве­ния.

Алексей

Доб­рый день!

У Вас есть два места кон­так­та, в каж­дом есть свое тре­ние

Дамир Сафаров 12.06.2016 18:36

Здрав­ствуй­те, а вы не могли бы объ­яс­нить, как вы нашли со­от­но­ше­ние mg=2Ncos (П/2-а)?

Антон

Про­ек­ти­ро­ва­ни­ем век­то­ров на вер­ти­каль­ную ось.

Дамир Сафаров 15.06.2016 21:15

Бла­го­да­рю.