Задание 7

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

Задание №7 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Изображённая на рисунке система находится в равновесии. Блоки и нить очень лёгкие, трение пренебрежимо мало. Масса груза 2 равна 4 кг. Чему равна масса груза 1?

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения задачи проанализируем систему блоков, изображённую на рисунке. Система состоит из одного неподвижного блока (справа сверху) и одного подвижного блока (слева снизу). Нить является единой и невесомой, трение отсутствует.

Дано:
$m_2 = 4 \text{ кг}$
$g = 10 \text{ м/с}^2$
Найти: $m_1$ — ?

Физическое обоснование и вывод формул:
1. Рассмотрим силы, действующие на груз 2. Так как система находится в равновесии, сила тяжести груза 2 уравновешивается силой натяжения нити $T$ :
$T = m_2 \cdot g$
Поскольку нить одна и та же, и трения в блоках нет, натяжение нити $T$ одинаково во всех её точках.

2. Рассмотрим неподвижный блок. Он служит только для изменения направления действия силы натяжения нити и не даёт выигрыша в силе.

3. Рассмотрим подвижный блок, к оси которого подвешен груз 1. На этот блок вверх действуют две ветви одной и той же нити. Следовательно, суммарная сила, тянущая подвижный блок вверх, равна $2T$ . Вниз блок тянет сила тяжести груза 1 (массой блоков по условию пренебрегаем):
$F_{тяж1} = m_1 \cdot g$

4. Условие равновесия для подвижного блока:
$2T = m_1 \cdot g$

5. Подставим выражение для $T$ из первого пункта в уравнение равновесия подвижного блока:
$2 \cdot (m_2 \cdot g) = m_1 \cdot g$

6. Разделим обе части уравнения на ускорение свободного падения $g$ :
$m_1 = 2 \cdot m_2$

Расчёт:
$m_1 = 2 \cdot 4 \text{ кг} = 8 \text{ кг}$

Таким образом, подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза, поэтому масса груза 1 должна быть в 2 раза больше массы груза 2 для поддержания равновесия.

Ответ: 8 кг

Источник: ФИПИ