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

С помощью подвижного блока равномерно поднимают груз массой m= 20 кг. Чему равен модуль вертикальной силы $\overset{\rightarrow}{F} ,$ которая приложена к свободному концу верёвки, перекинутой через блок? Блок и верёвку считать невесомыми, трением пренебречь.

Правильный ответ

100

Пояснение

Решение.

Дано:
$m = 20 \text{ кг}$
$g = 10 \text{ м/с}^2$ (ускорение свободного падения)
Блок — подвижный, невесомый
Трение отсутствует
_________________
$F - ?$

Анализ и физическая модель:
На рисунке изображён подвижный блок. Подвижным называется блок, ось которого поднимается или опускается вместе с грузом. Согласно «золотому правилу механики», идеальный подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза, но при этом мы в 2 раза проигрываем в расстоянии.

Математическое описание:
1. На груз действует сила тяжести $F_{\text{тяж}} = m \cdot g$ .
2. Поскольку блок и верёвка невесомы, а трение отсутствует, условие равновесия (или равномерного движения) для системы «блок-груз» записывается через равенство сил, действующих вверх и вниз.
3. Груз подвешен к оси блока, а блок удерживается двумя участками верёвки. Сила натяжения в каждом участке верёвки одинакова и равна приложенной силе $F$ .
4. Таким образом, две силы натяжения верёвки, направленные вверх, уравновешивают силу тяжести груза, направленную вниз:
$2 \cdot F = m \cdot g$

Отсюда выводим рабочую формулу для нахождения силы $F$ :
$F = \frac{m \cdot g}{2}$

Вычисления:
Подставим числовые значения из условия задачи:
$F = \frac{20 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2}{2} = \frac{200 \text{ Н}}{2} = 100 \text{ Н}$

Проверка размерности: $\text{кг} \cdot \text{м/с}^2 = \text{Н}$ . Результат получен в Ньютонах, что соответствует искомой физической величине.

Ответ: 100 Н

Источник: ФИПИ