Расчёт физической величины: механические явления · 72 задания
- Задание №7№7
Лёгкий рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F 1 = 6 Н. Чему равна сила F 2 , если длина рычага равна 25 см, а плечо силы F 1 равн…
Простые механизмы. Рычаг. КПД
- Задание №7№7
При взвешивании груза в воздухе показание динамометра равно 2 Н. Если груз погружён в воду, показание динамометра равно 1,6 Н. Какова выталкивающая си…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №7№7
Камень массой 1 кг, брошенный вертикально вверх, достиг максимальной высоты – 20 м. Чему равна кинетическая энергия камня в момент броска? Сопротивлен…
Закон сохранения энергии
- Задание №7№7
Груз массой 2 кг упал из состояния покоя с высоты 4 м от пола на стол высотой 1 м, стоящий на полу. Чему равна работа силы тяжести при падении груза?
Работа и мощность
- Задание №7№7
На рисунке изображён неподвижный блок, с помощью которого равномерно поднимают груз массой 200 кг. Какую силу при этом прикладывают к свободному концу…
Простые механизмы. Рычаг. КПД
- Задание №7№7
Движущийся со скоростью 3 м/с шар массой 2 кг соударяется с неподвижным шаром массой 1 кг. После удара шары движутся как единое целое. Чему равна скор…
Закон сохранения импульса
- Задание №7№7
Тело брошено вертикально вверх. На рисунке показан график зависимости кинетической энергии тела от его высоты над точкой броска. Чему равна потенциаль…
Закон сохранения энергии
- Задание №7№7
Груз подвесили на упругую пружину жёсткостью 50 Н/м . При этом пружина растянулась на 4 см. Чему равна масса подвешенного груза?
Закон Гука
- Задание №7№7
В U -образном сосуде находятся две несмешивающиеся жидкости. Во сколько раз плотность жидкости 1 меньше плотности жидкости 2?
Давление
- Задание №7№7
Камень массой 2 кг бросили вертикально вверх с поверхности Земли. В момент броска его кинетическая энергия была равна 400 Дж. Какую потенциальную энер…
Закон сохранения энергии
- Задание №7№7
Тело движется в положительном направлении оси Ox . На рисунке представлен график зависимости от времени t для проекции F x силы, действующей на тело.…
Импульс тела
- Задание №7№7
Брусок равномерно и прямолинейно перемещали по горизонтальной поверхности, прикладывая силу тяги, направленную по движению бруска и равную по модулю 1…
Работа и мощность
Нить, привязанная одним концом к вбитому в стену гвоздю, разорвётся, если другой её конец тянуть с силой не менее 50 Н. С какой наименьшей силой Fнадо растягивать эту же нить в разные стороны, чтобы она порвалась?
Правильный ответ
50
Пояснение
Решение.
Для решения этой задачи необходимо проанализировать силы, действующие на нить в обоих случаях, используя законы динамики Ньютона.
1. Анализ первого случая (нить привязана к стене):
Когда мы тянем за свободный конец нити с силой F1=50 Н, нить натягивается. Согласно третьему закону Ньютона, силы возникают парами: с какой силой мы тянем нить, с такой же силой нить действует на нас. В то же время, нить тянет гвоздь, а гвоздь, в свою очередь, действует на нить с силой реакции, направленной в противоположную сторону. Поскольку нить находится в равновесии (до момента разрыва), сила натяжения нити T во всех её точках одинакова и равна внешней силе: T=F1=50 Н. Таким образом, критическая сила натяжения, при которой нить рвётся, составляет Tmax=50 Н.
2. Анализ второго случая (нить тянут в разные стороны):
На рисунке изображена нить, к концам которой приложены две равные силы F, направленные в противоположные стороны. В этой ситуации одна из сил F играет ту же роль, что и сила реакции гвоздя в первом случае. Она лишь удерживает конец нити, позволяя второй силе растягивать её.
Согласно второму закону Ньютона для участка нити, сила натяжения T в данном случае будет равна модулю одной из приложенных сил: T=F.
3. Вывод:
Чтобы нить порвалась, сила её натяжения T должна достичь критического значения Tmax.
Следовательно: F=Tmax=50 Н.
Часто возникает ошибочное мнение, что силы складываются и нужно всего 25 Н, или что силы удваивают нагрузку до 100 Н. Однако, с точки зрения физики, стена в первом опыте «тянет» нить ровно с той же силой 50 Н, с которой мы тянем за другой конец. Ситуации абсолютно идентичны по внутренним напряжениям в материале нити.
Ответ: 50
Источник: ФИПИ