- Банк заданий
- Физика
- Задание 6160
Задание №6160 ЕГЭ по Физике
На вертикальной оси укреплена гладкая горизонтальная штанга, по которой могут перемещаться два груза массами m1 = 200 г и m2 = 300 г, связанные нерастяжимой невесомой нитью длиной l = 20 см. Нить закрепили на оси так, что грузы располагаются по разные стороны от оси и натяжение нити с обеих сторон от оси при вращении штанги одинаково (см. рис.). Определите модуль силы натяжения Т нити, соединяющей грузы, при вращении штанги с частотой 600 об/мин. Обоснуйте применимость законов, используемых при решении задачи.
Дано: m1 = 200 г = 0,2 кг; m2 = 300 г = 0,3 кг; l = 20 см = 0,2 м; v = 600 об/мин = 10 об/ч
Найти: T - ?
Обоснование:
1) Рассмотрим задачу в системе отсчёта, связанной со стре Будем считать эту систему отсчёта инерциальной (ИСО).
2) Невесомый стержень и грузы образуют твёрдое тело (форма и размеры тела неизменны, расстояние между любыми двумя точками тела остаётся неизменным).
3) Так как нить лёгкая, то можно считать T1 = T2 = T.
4) На тело действуют: сила тяжести, сила реакции опоры, силы натяжения нити. На основе пунктов 1 и 2 возможно применение второго закона Ньютона.
Решение:
По второму закону Ньютона для первого тела:
Для второго тела:
Подставим (4) в (3):
Так как нить нерастяжима, то сумма радиусов, по которым движутся тела, равна длине нити:
Подставим r1 и r2 в ускорения тел (5):
Приравняем (1) и (2) и подставим (8) и (9):
Подставим (12) в (8):
Подставим (13) в (1):
Ответ: T = 95 Н
Источник: Реальные задания (ЕГЭ, ФИПИ, Демидова)