Задание №7 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Дано:
$F = 20 \text{ Н}$
$g = 10 \text{ м/с}^2$ (ускорение свободного падения)
Блок неподвижный, трение отсутствует.
Найти:
$m - ?$

Анализ и физический закон:
1. На рисунке изображён неподвижный блок. Согласно «золотому правилу механики» и свойствам простых механизмов, неподвижный блок не даёт выигрыша в силе. Он служит лишь для изменения направления действия силы.
2. Так как трением в блоке и массой нити с блоком мы пренебрегаем, сила натяжения нити $T$ одинакова по всей её длине. Следовательно, сила $F$, приложенная к свободному концу нити, равна силе натяжения нити: $T = F$.
3. Груз поднимают равномерно. Это означает, что ускорение груза равно нулю, и по первому закону Ньютона силы, действующие на груз, скомпенсированы. На груз действуют две силы: сила тяжести $F_{\text{тяж}} = mg$, направленная вниз, и сила натяжения нити $T$, направленная вверх.
4. Условие равновесия (равномерного движения) груза: $T = mg$.
5. Объединяя выражения, получаем: $F = mg$.

Вывод рабочей формулы:
Из уравнения $F = mg$ выразим массу груза:
$m = \frac{F}{g}$

Вычисления:
Подставим числовые значения:
$m = \frac{20 \text{ Н}}{10 \text{ м/с}^2} = 2 \text{ кг}$

Проверка размерности:
$[m] = \frac{\text{Н}}{\text{м/с}^2} = \frac{\text{кг} \cdot \text{м/с}^2}{\text{м/с}^2} = \text{кг}$

Ответ: 2 кг

Источник: ФИПИ