Необходимо экспериментально изучить зависимость ускорения тела, скользящего по шероховатой наклонной плоскости, от массы груза на установке, представленной справа (на всех рисункахm масса тела, угол наклона плоскости к горизонту, - коэффициент трения между бруском и плоскостью). Какую из установок, изображённых ниже, следует использовать совместно с заданной, чтобы провести такое исследование?
1)
2)
3)
4)
Привет! Разберёмся по шагам и дружелюбно посмотрим, почему правильный ответ — 2, а твой выбор 14 не подходит.
1) Суть задачи
У нас установка с шероховатой наклонной плоскостью. Нужно изучить, как ускорение тела, скользящего по плоскости, зависит от массы груза, причём угол наклона α и коэффициент трения μ фиксируются.
2) Что говорит физика про зависимость ускорения от массы
Если рассматривать тело массой m на наклонной плоскости с трением μ (когда трение — кинетическое μk), то если μ и α неизменны, ускорение по оси наклона:
a = (m g sin α − μ m g cos α) / m = g (sin α − μ cos α).
Масса m в этом выражении сокращается. Значит, при той же μ и α ускорение не зависит от массы тела. Следовательно, чтобы исследовать зависимость ускорения от массы, нужно использовать такую схему, которая позволяет изменять массу груза, но удерживать другие условия одинаковыми и фиксировать, как ускорение меняется именно от массы.
3) Почему выбор 2, а не 1, 3 или 4
- Вилка 2: эта установка даёт возможность менять массу груза (добавлять/убирать груз), при этом остальные условия остаются теми же. Именно это и требуется для изучения зависимости a(m): менять m и измерять a при фиксированных α и μ.
- Вилки 1, 3 и 4, по сути, либо фиксируют массу (невозможно её варьировать без изменения условий), либо конфигурационно не позволяют корректно измерить зависимость ускорения от массы. Поэтому они не подходят для проведения требуемого эксперимента.
Касательно физики: даже если мы формульно увидим, что a не зависит от m в простом наклонном плане с постоянным μ, задача именно просит выбрать установку, позволяющую варьировать массу и фиксировать условия — именно это удаётся в рисунке №2.
4) Итог
Твой ответ «14» означал выбор 1 и 4. По заданию нужно выбрать одну из установок, которая подходит для исследования зависимости a(m). Правильный выбор — 2.
Хочешь, могу кратко расписать, как бы ты провёл эксперимент по выбору №2: какие величины измерять, как анализировать данные и какие графики строить?
Пожалуйста, оцените мой ответ лайком или дизлайком.