713674 — Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона.: ответ и решение

Выберите один или несколько правильных ответов.

Учитель провёл следующий опыт. Взял две одинаковые тележки, к первой из которых прикрепил лёгкую упругую стальную пластинку. Согнул эту пластинку и связал её ниткой, а вторую тележку, на которую поместил груз, приставил к первой так, чтобы она плотно соприкасалась с другим концом пластинки. После пережигания нити пластинка выпрямилась, и обе тележки разъехались на разные 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 только от трения между колёсами тележек и поверхностью демонстрационного стола.
	5)	Ускорения, приобретённые тележками при распрямлении пластинки, равны по модулю.

Решение задания OGEPHYS713674

Ответ: 12

Рассматриваем опыт в системе отсчёта, связанной со столом. Ось Ox направим вправо, Oy вверх. Слева находится первая тележка, справа — вторая. На второй тележке лежит груз, 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. Более тяжёлая тележка приобретает меньшее ускорение; на рисунке она отъезжает на меньшее расстояние L₂ < L₁.

Разберём утверждения.
1. Верно: силы взаимодействия направлены противоположно, что согласуется с разъездом тележек в разные стороны.
2. Верно: сравниваются разные массы при одинаковых по модулю силах взаимодействия; различаются и ускорения.
3. Зависимость от упругих свойств не исследовалась: использовали одну пластинку, её свойства не меняли. Это не означает отсутствия такой зависимости вообще.
4. Расстояние не определяется только трением: влияют также масса и скорость после разгона. Влияние трения отдельно здесь не исследовано.
5. Неверно: при m₂ > m₁ и равных силах получаем |a₂ₓ| < |a₁ₓ|.

Проверка. Если убрать груз, массы станут равными и ускорения сравняются, что согласуется с формулами. В проведённом опыте груз есть, поэтому равенство ускорений утверждать нельзя. Выбираем утверждения 1 и 2. Ответ: 12.

Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона.: схема решения задания OGEPHYS713674 — Обозначения: Исходный рисунок ФИПИ и пояснения к решению.

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

Задание OGEPHYS713674: Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона.

Решение задания OGEPHYS713674

Помочь улучшить сайт

Комментарии к решению