Динамика — Задание 5 ЕГЭ по физике №00005251 | Global EE
Динамика — Задание 5 ЕГЭ по физике №00005251
№2. Задание 5
ID: 00005251
На шероховатой поверхности лежит брусок массой 1 кг. На него начинает действовать горизонтальная сила F, направленная вдоль поверхности и зависящая от времени так, как показано на графике слева. Зависимость работы этой силы от времени представлена на графике справа.
Выберите все верные утверждения на основании анализа представленных зависимостей.
1) За первые 10 с брусок переместился на 20 м.
2) Первые 10 с брусок двигался с постоянной скоростью.
3) В интервале времени от 12 с до 20 с брусок двигался с постоянным ускорением.
4) В интервале времени от 12 с до 20 с брусок двигался с постоянной скоростью.
5) Сила трения скольжения равна 2 Н.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
$m = 1 \text{ кг}$, шероховатая поверхность; $F(t)$ и $A(t)$ — по графикам
Найти:
верные утверждения
Решение:
Анализируем графики. На оси времени выделяем два участка.
Участок 0–10 с. Сила $F \neq 0$ по графику, но работа $A = 0$ все первые 10 с. Так как $A = F \cdot S \cdot \cos\theta$ и сила ненулевая, перемещение равно нулю — брусок покоился:
$$S = 0, \quad v = 0$$
Утверждения о движении и о 20 м перемещения — неверны.
Участок 12–20 с. Сила $F$ постоянная, работа $A$ растёт линейно. Работа $A = F \cdot S$, значит координата $x$ зависит от $t$ линейно:
$$x(t) = x_0 + v_0 t$$
Линейная $x(t)$ означает ускорение $a = 0$, то есть равномерное движение. По второму закону Ньютона:
$$\sum F = ma = 0 \implies F_{\text{тяги}} = F_{\text{тр}}$$
Сила трения равна $F = 2 \text{ Н}$ (читается с графика $F(t)$).
Утверждение «двигался с постоянным ускорением» (ускорение $= 0$) формально верно, но для ЕГЭ «ускорение» подразумевает ненулевое — неверно в контексте ЕГЭ.
Утверждение 4 «двигался с постоянной скоростью»: $\sum F = 0 \Rightarrow v = \text{const}$ — верно.
Утверждение 5 «сила трения равна 2 Н»: $F_{\text{тр}} = F = 2 \text{ Н}$ — верно.
