РЕШУ ЕГЭ — физика

Задания

Под действием постоянной горизонтальной силы $\vecF$ клин массой $M = 1 кг$ движется по гладкой горизонтальной поверхности стола. По шероховатой поверхности клина, составляющей угол $альфа = 30 в степени левая круглая скобка \circ правая круглая скобка$ с горизонтом, равномерно (относительно клина) скользит вниз брусок массой $m = 0,2 кг.$ Коэффициент трения между бруском и клином $\mu = 0,6.$ Найдите модуль ускорения клина. Сопротивлением воздуха пренебречь. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на брусок. Обоснуйте применимость законов, используемых для решения задачи.

Решение. Обоснование:

Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. Движение бруска поступательное. Следовательно, его можно считать материальной точкой.

При движении бруска по плоскости клина на него действуют силы тяжести mg, трения скольжения $F_тр1$ и реакции опоры $N_1.$ На клин действуют сила тяжести Mg, сила трения между бруском и клином $F_тр2,$ сила реакции опоры $N_2,$ вес бруска P и приложенная горизонтальная сила F. Движение клина по горизонтальной поверхности поступательное. Следовательно, его можно описывать моделью материальной точки.

Так как брусок относительно клина движется равномерно, то клин и брусок относительно Земли движутся с одинаковым ускорением a. В ИСО для обоих тел выполняется второй закон Ньютона.

Силы трения между бруском и клином – парные, по третьему закону Ньютона эти силы равны по модулю в ИСО. Вес бруска по третьему закону Ньютона равен силе реакции опоры N₁.

Перейдем к решению.

Запишем второй закон Ньютона для бруска:

$\vec F_тр плюс m\vec g плюс \vec N_1=m\vec a.$

Выберем оси: Ox направим горизонтально вправо, Oy направим вертикально вверх. В проекциях на координатные оси:

Ox: $минус N_1 синус альфа плюс F_тр косинус альфа =ma;$

Oy: $N_1 косинус альфа плюс F_тр синус альфа минус mg=0.$

Сила трения между бруском и поверхностью клина $F_тр=\mu N_1.$

Решая данную систему, находим ускорение бруска: $a= дробь: числитель: g левая круглая скобка \mu минус тангенс альфа правая круглая скобка , знаменатель: 1 плюс \mu тангенс альфа конец дроби .$

Подставляя числовые значения, находим ускорение бруска (равное ускорению клина):

$a= дробь: числитель: 10 умножить на левая круглая скобка 0,6 минус тангенс 30 градусов правая круглая скобка , знаменатель: 1 плюс 0,6 умножить на тангенс 30 градусов конец дроби \approx 0,17 м/с в квадрате .$

Ответ: 0,17 м/с².

Критерии проверки:

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Критерий 1
Верно обоснована возможность использования законов (закономерностей)	1
В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка. ИЛИ Обоснование отсутствует	0
Критерий 2
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: второй и третий законы Ньютона, выражение для силы трения скольжения, условие равновесия твёрдого тела); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений величин, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) 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 один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.). 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 нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)	2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной 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 данной 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
Максимальный балл	4

№ п/п	№ задания	Ответ
1	38208	0,17 м/с².

Ключ