Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
На вертикально расположенной доске закреплена электрическая схема (см. рисунок), состоящая из источника тока, лампы, упругой стальной пластины АВ. К одному концу пластины подвесили гирю, из-за чего пластина изогнулась и разомкнула цепь. Что будет наблюдаться в электрической цепи, когда доска начнёт свободно падать? Ответ поясните.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для ответа на вопрос задачи проанализируем физические явления, происходящие в системе при переходе от состояния покоя к свободному падению.
1) Состояние покоя: Когда доска неподвижна, на гирю действуют две силы: сила тяжести , направленная вертикально вниз, и сила упругости со стороны стальной пластины , направленная вверх. Под действием веса гири упругая пластина деформируется (изгибается вниз). Согласно условию, в этом изогнутом состоянии пластина отходит от контакта, и электрическая цепь размыкается. Лампа не горит.
2) Свободное падение: Когда доска начинает свободно падать, она движется вниз с ускорением свободного падения . В этом случае все тела, закреплённые на доске (включая гирю), также начинают падать с ускорением .
3) Явление невесомости: Состояние, при котором тело движется только под действием силы тяжести, называется невесомостью. В состоянии невесомости вес тела (сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес) равен нулю: . Следовательно, гиря перестаёт растягивать (изгибать) стальную пластину .
4) Замыкание цепи: Поскольку деформирующая сила (вес гири) исчезла, упругая стальная пластина под действием внутренних сил упругости стремится вернуть свою первоначальную форму. Она выпрямляется и занимает исходное горизонтальное положение. При этом пластина касается контакта, замыкая электрическую цепь. По цепи начинает течь ток, и лампа загорается.
Вывод: При свободном падении доски лампа в электрической цепи загорится.
Ответ: Лампа загорится.
Источник: ФИПИ