СДАМ ГИА: РЕШУ ЕГЭ
Образовательный портал для подготовки к экзаменам
Физика
Физика
Cайты, меню, вход, новости


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 5 № 9204

На рисунке показана система, состоящая из трёх лёгких блоков и невесомого троса, с помощью которой можно удерживать в равновесии или поднимать груз массой M. Подвес груза и конец троса прикреплены к оси нижнего блока. Трение пренебрежимо мало.

На основании анализа приведённого рисунка выберите два верных утверждения и укажите в ответе их номера.

1) Для того чтобы удерживать груз в равновесии, нужно действовать на конец верёвки с силой

2) Изображённая на рисунке система блоков не даёт выигрыша в силе.

3) Для того чтобы медленно поднять груз на высоту h, нужно вытянуть участок верёвки длиной 3h.

4) Для того чтобы медленно поднять груз на высоту h, нужно вытянуть участок верёвки длиной 2h.

5) Для того чтобы удерживать груз в равновесии, нужно действовать на конец верёвки с силой

Решение.

Система состоит из двух неподвижных блоков и одного подвижного. Неподвижные блоки меняют направление силы, но не дают выигрыша. Данный подвижный блок даёт дополнительный выигрыш в силе в 3 раза (в отличие от подвижного блока, дающего выигрыш в 2 раза, в котором один из концов троса закреплён на неподвижной опоре, здесь трос прикреплён к этому же подвижному блоку). Таким образом, если на груз действует сила тяжести то для удержания системы в равновесии необходимо приложить силу в 3 раза меньшую, т.е. (утверждения 1 и 2 неверны, утверждение 5 верно).

Для того чтобы поднять груз на высоту h, необходимо, чтобы три верёвки, присоединенные к грузу через подвижный блок, стали короче на h, а значит, придётся вытянуть веревку длиной 3h (утверждение 3 верно, утверждение 4 неверно).

Таким образом, подвижный блок даёт выигрыш в силе, но проигрыш в расстоянии и, тем самым, они не изменяют величину работы по подъёму груза.

 

Ответ: 35.

 

Объяснение Григория Левиева.

Поднимем груз рукой, а не за веревку, на 1 метр. Провиснут три веревки. Чтобы убрать провисание, т. е. чтобы веревки оказались вновь натянутыми, нужно свободный конец веревки вытянуть на 3 м. Когда поднимаем за веревку провисания не возникает. Это значит, что при перемещении груза на 1 м (или сантиметр), конец веревки, за который тянем, перемещается на 3 м. Теперь переходим к силам. Если груз поднялся на h, его энергия выросла на величину mgh. Это увеличение энергии произошло за счет работы силы F, приложенной к концу веревки mgh = A = F · 3h, откуда F = mg/3.

Источник: Тренировочная работа по физике 28.04.2017, вариант ФИ10504
Раздел кодификатора ФИПИ: 1.3.2 Условия равновесия твердого тела в ИСО