РЕШУ ЕГЭ — физика

Задания

В сосуде (см. рис.) находится система тел, состоящая из идеального блока и перекинутой через него невесомой и нерастяжимой нити, к концам которой привязаны тело объемом $V = 100 см в кубе$ и пружина жесткостью $k = 100 Н/м.$ Нижний конец пружины прикреплен ко дну сосуда. На какую величину изменится сила натяжения нити, действующая на пружину, если эту систему целиком погрузить в жидкость плотностью $\rho=900 кг/м в кубе ?$

Решение. Изобразим все силы, действующие на тела. На тело действуют сила тяжести $m \vecg,$ где m  — масса тела, и сила натяжения нити $\vecT;$ на блок действуют силы натяжения нити, которые в силу ее нерастяжимости, равны по модулю и равны T. Силы взаимодействия пружины по третьему закону Ньютона равны, то есть $T=F_упр.$

При этом тело находится в покое, поэтому равнодействующая сил равна нулю, откуда $T=mg.$ По закону Гука сила упругости $F_упр = kx_1,$ где x₁  — деформация пружины в первом случае.

При полном погружении системы в жидкость, на тело будет действовать еще одна сила – сила Архимеда, направленная вертикально вверх и равная $F_A=\rho gV.$ Во втором случае брусок будет находиться в равновесии, если

$F_A плюс T_2 минус mg = 0.$

При этом сила натяжения нити по третьему закону Ньютона будет равна $T_2 = F_упр2,$ где по закону Гука $F_упр2 = k x_2,$ где x₂  — деформация пружины во втором случае.

Объединяя формулы, найдем деформацию пружины при погружении в жидкость:

$x_2= дробь: числитель: mg минус \rho gV, знаменатель: k конец дроби .$

Тогда изменение деформации пружины равно

$\Delta x=x_1 минус x_2= дробь: числитель: mg, знаменатель: k конец дроби минус дробь: числитель: mg минус \rho gV, знаменатель: k конец дроби = дробь: числитель: \rho gV, знаменатель: k конец дроби .$

Откуда изменение силы натяжения нити равно:

$\Delta T=k\Delta x=\rho gV=900 умножить на 10 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 4 правая круглая скобка =0,9Н.$

Ответ: 0,9 Н.

Критерии проверки:

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; 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); III) представлены 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	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 объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. 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)	1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла	0
Максимальный балл	2

№ п/п	№ задания	Ответ
1	38619	0,9 Н.

Ключ