Бесплатное занятие с репетитором 1 на 1! Оценим уровень знаний, разберём тему,
сформируем план подготовки к ЕГЭ. Запишись через тг-бот

осталось мест 52

Тренировки Пробники Статистика Карточки Учебник Об экзамене Учительская

Тренажёр заданий ЕГЭ

Тренажёр ЕГЭ по Физике

Список заданий №21

Задание №21

Задание №89998 ЕГЭ Физике

Условие задания #89998

№21 по КИМ

На большой горизонтальный шероховатый диск, который может вращаться вокруг своей центральной вертикальной оси, положили брусок массой $m = 0,5 кг$ на расстояние $R =25 см$ (см. рисунок). Диск приходит в движение и начинает вращаться, очень медленно увеличивая свою угловую скорость $ω$ .
1) Объясните, что будет происходить с бруском, а также как будет меняться сила трения, действующая на тело;
2) Постройте график зависимости модуля силы трения $Fтр$ от угловой скорости $ω$ на отрезке $0≤ ω ≤6 рад∕с.$
При увеличении угловой скорости $ω$ считать, что тело все время оставалось на диске. Коэффициент трения принять равным $μ = 0,4.$ Эффектом застоя можно пренебречь. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к грузу.

Ответ

Ответ:

Решение

Как только диск придет во вращение, то на тело начнет действовать сила трения покоя. Сделаем рисунок (вид сбоку) и отметим силы, действующие на тело.

Распишем 2 закон Ньютона в проекции на горизонтальную ось:

ma цс = Fтр

на вертикальную ось:

N = mg

Центростремительное ускорение через угловую скорость распишем:

2 aцс = ω R

Получим зависимость силы трения покоя от угловой скорости $ω :$

Fтр = m ω2R

При увеличении угловой скорости сила трения покоя будет возрастать, причем зависимость будет квадратичной. Как только сила трения станет равной максимальной $F тр.макс = μN,$ то тело начнет соскальзывать в сторону, как показано на рисунке ниже. Поэтому сила трения также изменит свое направление, вследствие чего возникнет тангенциальное ускорение $aτ.$ При последующем увеличении угловой скорости $ω$ тело будет двигаться, соответственно сила трения будет равна максимальной силе трения и не будет меняться.

Найдем угловую скорость, при достижении которой тело начнет двигаться:

2 μN = m ωR

2 μmg =m ω R

∘--- μg ω = R

∘ ------- 0,4⋅10 ω = 0,25 =4 рад/с.

Сила трения, которая будет действовать в этот момент:

Fтр = m ω2R

Fтр(4)= 0,5 ⋅42⋅0,25= 2 Н.

Для более точного построения возьмем дополнительно точку $ω = 2 рад/с:$

F тр(2)= 0,5 ⋅22 ⋅0,25= 0,5 Н.

Выполним построение графика зависимости силы трения $Fтр$ от угловой скорости $ω$ на отрезке $0≤ ω ≤6 рад∕с:$

Понятно ли решение?

Авторизуйся, чтобы посмотреть решение

Активируй TG-бот через QR-код или по кнопке
Введи код авторизации из TG-бота

Активировать TG-бот

Решения от учеников

Задание №89998 Задание №89999 Задание №92570 Задание №92571 Задание №63357 Задание №79714 Задание №903 Задание №1480 Задание №1481 Задание №1489 Задание №19652 Задание №71003 Задание №64199 Задание №57149 Задание №27698

Бесплатно

Скачивай наш Тренажер ЕГЭ на iPhone или Android и тренируйся в любое время и в любом месте!

Новая Школа - онлайн-школа подготовки к ЕГЭ

При поддержке

Онлайн школа подготовки к ЕГЭ

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «НОВАЯ
ШКОЛА»
420500, РЕСПУБЛИКА ТАТАРСТАН, М.Р-Н ВЕРХНЕУСЛОНСКИЙ, Г.П. ГОРОД ИННОПОЛИС, Г ИННОПОЛИС, УЛ УНИВЕРСИТЕТСКАЯ, Д. 5, ЭТАЖ 1, ПОМЕЩ. 111

Новая Школа

О Новой Школе Вакансии Отзывы Сведения об образовательной организации Образовательная лицензия

Контакты

+7 964 727-31-41

Служба поддержки

Ежедневно с 10:00 до 22:00

Мобильное приложение

Саша — ассистент в телеграмме

ПО распространяется в виде интернет-сервиса, специальные действия по установке ПО на стороне пользователя не требуются