Задание №7 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Дано:
$m = 500$ г
$g = 10$ Н/кг (ускорение свободного падения)
Блок подвижный, трение и вес блока отсутствуют.
Найти:
$F - ?$

СИ:
$m = 0,5$ кг

Анализ и физический закон:
1. На рисунке изображён подвижный блок. По определению, подвижный блок — это простой механизм, ось которого поднимается или опускается вместе с грузом.
2. Согласно «золотому правилу механики» и свойству идеального подвижного блока, при вертикальном подъёме груза такой блок даёт выигрыш в силе в 2 раза. Это происходит потому, что вес груза распределяется поровну между двумя участками нити: один конец нити закреплён на опоре, а ко второму приложена внешняя сила $F$.
3. Так как груз поднимают равномерно, приложенная сила $F$ уравновешивает половину силы тяжести, действующей на груз (при условии, что блок и нить невесомы, а трение отсутствует).
4. Сила тяжести, действующая на груз, вычисляется по формуле: $F_{тяж} = m \cdot g$.
5. Условие равновесия для подвижного блока: $F = \frac{F_{тяж}}{2}$.

Вывод рабочей формулы:
$F = \frac{m \cdot g}{2}$

Расчёт:
$F = \frac{0,5 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг}}{2} = \frac{5 \text{ Н}}{2} = 2,5 \text{ Н}$

Проверка размерности:
$[F] = \frac{\text{кг} \cdot \text{Н/кг}}{1} = \text{Н}$

Ответ: 2,5 Н

Источник: ФИПИ