Задание 20

Расчётная задача (повышенный уровень) · 82 задания

Задание №20
№20
В электрическую сеть с напряжением 220 В включены шесть резисторов по схеме, изображённой на рисунке. Определите мощность, потребляемую резистором R 6…
Закон Ома
Задание №20
№20
Брусок массой 200 г, движущийся по гладкой горизонтальной поверхности, подъезжает к границе, где гладкая поверхность заканчивается и начинается шерохо…
Кинетическая и потенциальная энергия
Задание №20
№20
Резистор № 1 сопротивлением 25 Ом включён последовательно с резистором № 2 в сеть с напряжением 220 В. Чему равно сопротивление резистора № 2, если мо…
Закон Ома
Задание №20
№20
Нагреватель включён последовательно с резистором сопротивлением 9 Ом в сеть с напряжением 240 В. Чему равно сопротивление нагревателя, если мощность,…
Закон Ома
Задание №20
№20
В электрическую сеть с напряжением 220 В включены шесть резисторов по схеме, изображённой на рисунке. Определите мощность, потребляемую резистором R 4…
Расчётная задача
Задание №20
№20
Брусок массой 100 г движется по гладкой горизонтальной поверхности. Со скоростью 4 м/с он подъезжает к границе, где гладкая поверхность заканчивается…
Кинетическая и потенциальная энергия
Задание №20
№20
В электрическую сеть с напряжением 180 В включены шесть резисторов по схеме, изображённой на рисунке. Определите мощность, потребляемую резистором R 1…
Закон Ома
Задание №20
№20
В электрическую сеть с напряжением 200 В включены пять резисторов по схеме, изображённой на рисунке. Сопротивления резисторов равны: R 1 = 10 Ом, R 2…
Закон Ома
Задание №20
№20
В электрическую сеть с напряжением 200 В включены пять резисторов по схеме, изображённой на рисунке. Сопротивления резисторов равны: R 1 = 10 Ом, R 2…
Закон Ома
Задание №20
№20
Какую по величине работу должна совершить сила трения для полной остановки тела массой 1000 кг, движущегося по горизонтальной поверхности со скоростью…
Кинетическая и потенциальная энергия
Задание №20
№20
Участок цепи содержит три лампы, каждая сопротивлением 240 Ом, соединенные параллельно. Лампы включены в сеть, напряжение которой 120 В. Определите мо…
Соединения проводников
Задание №20
№20
Тело массой 200 г брошено вертикально вверх с начальной скоростью 20 м/с . На какой высоте относительно точки бросания кинетическая энергия тела будет…
Закон сохранения энергии

Задание №20 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Брусок массой 100 г покоится на горизонтальной поверхности. Какую силу, направленную горизонтально, нужно приложить к бруску, чтобы он мог двигаться с ускорением $2 \frac{м}{с^{\text{2}}} ?$ Коэффициент трения между бруском
и поверхностью равен 0,1.

Ваше решениедо 3 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Решение.

Дано:
$m = 100 \text{ г} = 0,1 \text{ кг}$
$a = 2 \text{ м/с}^2$
$\mu = 0,1$
$g = 10 \text{ м/с}^2$
$F - ?$

Анализ и физические законы:
1. На брусок, движущийся по горизонтальной поверхности, действуют четыре силы:
— сила тяжести $m\vec{g}$ , направленная вертикально вниз;
— сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$ , направленная вертикально вверх;
— внешняя тянущая сила $\vec{F}$ , направленная горизонтально (по направлению движения);
— сила трения скольжения $\vec{F}_{\text{тр}}$ , направленная горизонтально против движения.

2. Запишем второй закон Ньютона в векторном виде:
$m\vec{a} = \vec{F} + \vec{F}_{\text{тр}} + \vec{N} + m\vec{g}$

3. Спроектируем уравнение на координатные оси (ось $Ox$ направим по ускорению, ось $Oy$ — вертикально вверх):
На ось $Ox$ : $ma = F - F_{\text{тр}}$
На ось $Oy$ : $0 = N - mg \Rightarrow N = mg$

4. Сила трения скольжения определяется по закону Амонтона-Кулона:
$F_{\text{тр}} = \mu N$
Подставляя выражение для $N$ , получаем:
$F_{\text{тр}} = \mu mg$

Вывод рабочей формулы:
Из уравнения для оси $Ox$ выразим искомую силу $F$ :
$F = ma + F_{\text{тр}}$
Подставим выражение для силы трения:
$F = ma + \mu mg$
Вынесем массу за скобки:
$F = m(a + \mu g)$

Расчёт:
Проверим размерность: $[\text{кг} \cdot (\text{м/с}^2 + 1 \cdot \text{м/с}^2) = \text{кг} \cdot \text{м/с}^2 = \text{Н}]$ .
Подставим числовые значения:
$F = 0,1 \text{ кг} \cdot (2 \text{ м/с}^2 + 0,1 \cdot 10 \text{ м/с}^2) = 0,1 \cdot (2 + 1) = 0,1 \cdot 3 = 0,3 \text{ Н}$ .

Ответ: $F = 0,3 \text{ Н}$ .

Источник: ФИПИ