Второй закон Ньютона — задача ЕГЭ — Физика ЕГЭ

Условие, ответ и разбор задачи

Механика: анализ утвержденийЕГЭ прошлых летПрофиматика

Грузовик массой 10 т проезжает верхнюю точку выпуклого моста, радиус кривизны которого равен 80 м, двигаясь равномерно со скоростью 72 км/ч. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие движение грузовика.

1. Сила тяжести, действующая на грузовик, равна 10 кН.

2. Сумма сил, действующих на грузовик, направлена вертикально вверх и перпендикулярна его скорости.

3. Центростремительное ускорение грузовика равно 5 м/с

^2

.

4. Сила, с которой мост действует на грузовик, меньше 40 кН и направлена вертикально вверх.

5. Сила, с которой грузовик действует на мост, направлена вертикально вниз и равна 50 кН.

Ответ:

Решение

1. Неверно. Сила тяжести, действующая на грузовик, равна:

mg=10\,000\cdot 10=100\text{ кН}.

2. Неверно. Рассмотрим движение грузовика как движение материальной точки по дуге окружности с постоянной по модулю скоростью.

Точка обладает только центростремительным ускорением

\vec a_\text{ц}

, направленным в центр окружности вдоль радиуса. Получаем, что в верхней точке моста ускорение направлено вертикально вниз. Скорость

\vec v

при этом направлена по касательной, следовательно, перпендикулярно ускорению (

\vec a\perp\vec v

).

Согласно 2-му закону Ньютона, равнодействующая сила

\vec F_\text{р}

и ускорение тела сонаправлены (

\vec F_\text{р}\perp\vec a_\text{ц}

), поэтому сумма сил (равнодействующая сила) направлена вниз.

3. Верно Вычислим центростремительное ускорение по формуле:

a_\text{ц}=\frac{v^2}{R}=\frac{20^2}{80}=5\text{ м/с}^2.

4. Неверно. Запишем 2-й закон Ньютона для грузовика:

m\vec g+\vec N=m\vec a_\text{ц}.

В проекциях на вертикальную ось, направленную вниз:

mg-N=ma_\text{ц}.

Выразим отсюда силу реакции моста (силу, с которой мост действует на грузовик):

\begin{gathered}N=m(g-a_\text{ц})=10^4\cdot(10-5)\\=50\text{ кН}.\end{gathered}

5. Верно. По 3-му закону Ньютона сила реакции моста

\vec N

и вес

\vec P

(сила, с которой грузовик действует на мост) равны по модулю и направлены противоположно. Таким образом, сила, с которой грузовик действует на мост равна

P=N=50\text{ кН}

и направлена вертикально вниз.

Второй закон НьютонаМальчик поднимает вверх гирю массой 10 кг, действуя на неё постоянной силой 120 Н, направленной вертикально вверх. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения. 1.…

Второй закон Ньютона — задача ЕГЭ — Физика ЕГЭ

Похожие задачи