ID: 00016236
На горизонтальном столе лежит тело массой $m=5$ кг. На него начинает действовать направленная вертикально вверх сила $F$. График зависимости модуля силы $F$ от времени $t$ показан на рисунке. Чему равен модуль ускорения тела через $15$ секунд после начала действия данной силы? Трение отсутствует. Ускорение свободного падения примите равным $g=10$ м/с$^2$.
Источник: ФИПИ
На тело по вертикали действуют две силы: тянущая вверх $F$ и тяжесть вниз $mg$. Пока стол ещё подпирает тело, оно лежит и ускорения нет. Как только сила $F$ становится больше веса, тело отрывается от стола и начинает разгоняться вверх. Дальше работает второй закон Ньютона.
Вес тела $mg=5\cdot10=50$ Н. Пока $F\lt 50$ Н, недостающую часть добирает реакция опоры, и тело покоится: $a=0$.
Как только $F\gt mg$, опора пропадает, и по второму закону Ньютона вдоль вертикали:
$ma=F-mg \;\Rightarrow\; a=\dfrac{F-mg}{m}.$
По графику в момент $t=15$ c сила равна $F=60$ Н. Подставляем:
$a=\dfrac{60-50}{5}=\dfrac{10}{5}=2$ м/с$^2$.