Задание №16 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для правильного выбора утверждений проанализируем условия опыта и его результаты, опираясь на законы механики и данные рисунка.

1) Анализ взаимодействия. В начальный момент тележки неподвижны. После пережигания нити упругая пластинка распрямляется и толкает обе тележки. Согласно третьему закону Ньютона, тела взаимодействуют с силами, равными по модулю и противоположными по направлению: $\vec{F}_{1} = -\vec{F}_{2}$. Тот факт, что тележки разъезжаются в разные стороны от исходной точки, подтверждает, что силы взаимодействия направлены противоположно. Утверждение № 1 верно.

2) Анализ ускорений и масс. На рисунке видно, что вторая тележка нагружена дополнительным грузом, то есть её масса $m_{2}$ больше массы первой тележки $m_{1}$. После взаимодействия тележки проходят разные расстояния: $L_{1} > L_{2}$. Это означает, что первая (легкая) тележка приобрела большую начальную скорость и, следовательно, большее ускорение в процессе взаимодействия. Согласно второму закону Ньютона $a = \frac{F}{m}$, при одинаковой силе воздействия ускорение обратно пропорционально массе тела. Опыт наглядно демонстрирует, что результат взаимодействия (приобретённая скорость и пройденный путь) зависит от массы тел. Утверждение № 2 верно.

3) Анализ утверждения № 3. Хотя физически пройденное расстояние действительно зависит от потенциальной энергии упругой деформации пластинки, данный опыт не позволяет это подтвердить, так как в эксперименте использовалась только одна пластинка с фиксированными свойствами. Сравнение с другой пластинкой не проводилось.

4) Анализ утверждения № 4. Расстояние зависит не только от трения, но и от начальной скорости, которую тележки получили при распрямлении пластинки, а также от их массы. Слово «только» делает это утверждение неверным.

5) Анализ утверждения № 5. Так как массы тележек различны ($m_{1} < m_{2}$), а силы взаимодействия равны, то по второму закону Ньютона ускорения будут различаться: $a_{1} = \frac{F}{m_{1}}$ и $a_{2} = \frac{F}{m_{2}}$. Ускорение легкой тележки будет больше. Утверждение неверно.

Таким образом, результатам опыта соответствуют утверждения 1 и 2.

Ответ: 12

Источник: ФИПИ