Два бруска массами m1 = 500 г и m2 = 800 г, связанные горизонтальной невесомой нерастяжимой нитью, скользят по горизонтальному столу под действием постоянной силы F = 6 Н, направленной под углом α = 30° к поверхности стола (см. рис.). Коэффициент трения между брусками и поверхностью стола равен μ = 0,2. Определите модуль силы натяжения нити. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на каждый брусок. Обоснуйте применимость законов, используемых для решения задачи.
Обоснование.
1. Будем рассматривать движение в системе отсчёта, связанной с Землёй, и будем считать эту систему отсчёта инерциальной (ИСО).
2. Будем использовать для брусков m1 и m2 модель материальной точки, так как они движутся поступательно.
3. Из пунктов 1 и 2 следует, что для описания движения брусков m1 и m2 можно применять второй закон Ньютона.
4. Нить — невесомая: 
5. Нить — нерастяжимая, бруски движутся прямолинейно: 
Решение.
1. На бруски, движущиеся по поверхности стола, действуют силы тяжести 
и 
силы нормальной реакции опоры 
и 
силы трения скольжения 
и 
силы натяжения нити 
и 
а на левый брусок ещё сила 
(см. рис.).
Запишем второй закон Ньютона для каждого из брусков: 
и 
2. Второй закон Ньютона в проекциях на горизонтальную ось Ox и вертикальную ось Oy для брусков имеет вид:
Модули сил трения скольжения, действующих на бруски, определяются выражениями: 
и 
Из записанных формул, учитывая, что 
и 
найдём ускорение a, с которым скользят бруски:
В итоге,
Ответ: 
| 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 |
Два бруска массами m1 = 500 г и m2 = 200 г, связанные горизонтальной невесомой нерастяжимой нитью, скользят по горизонтальному столу под действием постоянной силы F, направленной под углом α = 30° к поверхности стола (см. рис.). Коэффициент трения между брусками и поверхностью стола равен μ = 0,2. Определите модуль силы F, если модуль силы натяжения нити равен T = 1,8 Н. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на каждый брусок. Обоснуйте применимость законов, используемых для решения задачи.
Обоснование.
1. Будем рассматривать движение в системе отсчёта, связанной с Землёй, и будем считать эту систему отсчёта инерциальной (ИСО).
2. Будем использовать для брусков m1 и m2 модель материальной точки, так как они движутся поступательно.
3. Из пунктов 1 и 2 следует, что для описания движения брусков m1 и m2 можно применять второй закон Ньютона.
4. Нить — невесомая:
5. Нить — нерастяжимая, бруски движутся прямолинейно:
Решение.
1. На бруски, движущиеся по поверхности стола, действуют силы тяжести и силы нормальной реакции опоры и силы трения скольжения и силы натяжения нити и а на левый брусок ещё сила (см. рис.).
Запишем второй закон Ньютона для каждого из брусков: и
2. Второй закон Ньютона в проекциях на горизонтальную ось Ox и вертикальную ось Oy для брусков имеет вид:
Модули сил трения скольжения, действующих на бруски, определяются выражениями: и Из записанных формул, учитывая, что и найдём ускорение a, с которым скользят бруски:
В итоге,
Ответ: 
| 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 |
Наверх