28A83E — Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона.: ответ и решение

Выберите один или несколько правильных ответов.

Учитель провёл следующий опыт. Взял две одинаковые тележки, к одной из которых прикрепил лёгкую упругую стальную пластинку. Согнул эту пластинку и связал её ниткой, а вторую тележку приставил к первой так, чтобы она плотно соприкасалась с другим концом пластинки. После пережигания нити пластинка выпрямилась, и обе тележки разъехались на одинаковые расстояния (см. рисунок).

Рисунок из условия ФИПИ

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

	1)	Тележки взаимодействуют друг с другом силами, направленными в противоположные стороны.
	2)	Ускорения, приобретаемые тележками, зависят от массы тележек.
	3)	Расстояния, на которые разъезжаются тележки, зависят от упругих свойств пластинки.
	4)	Расстояния, на которые разъезжаются тележки, зависят от трения между колёсами тележек и поверхностью демонстрационного стола.
	5)	Ускорения, приобретённые тележками при распрямлении пластинки, равны по модулю.

Решение задания OGEPHYS28A83E

Ответ: 15

Рассматриваем опыт в системе отсчёта, связанной со столом. Ось Ox направим вправо, Oy вверх. Слева находится первая тележка, справа — вторая. Массы тележек одинаковы; массой лёгкой пластинки пренебрегаем, поэтому m₂ = m₁. До пережигания нити обе тележки покоятся.

При распрямлении пластинка действует на левую тележку влево, на правую — вправо. Вертикально на каждую действуют тяжесть mᵢg вниз и реакция Nᵢ вверх. Во время короткого разгона сопротивление качению считаем малым по сравнению с упругими силами. По третьему закону Ньютона модули сил взаимодействия равны F. Проекции второго закона Ньютона:
−F = m₁a₁ₓ;
F = m₂a₂ₓ;
N₁ − m₁g = 0;
N₂ − m₂g = 0.
Отсюда |a₁ₓ| = Fm₁, |a₂ₓ| = Fm₂. При одинаковых массах ускорения равны по модулю и противоположны. На рисунке обе тележки отъезжают на одинаковое расстояние L.

Разберём утверждения.
1. Верно: силы взаимодействия направлены противоположно, что согласуется с разъездом тележек в разные стороны.
2. Этот опыт не проверяет зависимость ускорения от массы: массы здесь не изменяли.
3. Зависимость от упругих свойств не исследовалась: использовали одну пластинку, её свойства не меняли. Это не означает отсутствия такой зависимости вообще.
4. Влияние трения отдельно не исследовали: поверхность стола и условия качения не изменяли.
5. Верно: одинаковые силы по модулю действуют на одинаковые массы, поэтому ускорения равны по модулю.

Проверка. Равенство ускорений не означает их сонаправленности: знаки проекций противоположны. Наблюдаемый симметричный разъезд согласуется с расчётом. Выбираем утверждения 1 и 5. Ответ: 15.

Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона.: схема решения задания OGEPHYS28A83E — Обозначения: Исходный рисунок ФИПИ и пояснения к решению.

КЭС:	1.11 Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона.
Тип ответа:	Выбор ответов из предложенных вариантов

Задание OGEPHYS28A83E: Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона.

Решение задания OGEPHYS28A83E

Помочь улучшить сайт

Комментарии к решению