Global EE

Динамика — Задание 6 ЕГЭ по физике №00016598

Задание №6. Механика. Установление Соответствия

Динамика

№2. Задание 6

ID: 00016598

Тяжёлая бусинка, насаженная на тонкий жёсткий гладкий горизонтальный стержень, движется по нему под действием постоянной силы $F$, направленной под углом $\alpha = 30^\circ$ к стержню. Сила, с которой бусинка давит на стержень, направлена вверх. Угол $\alpha$ увеличивают в 2 раза, не изменяя модуля силы $F$.

Как в результате этого изменятся следующие физические величины:
а) модуль силы взаимодействия стержня и бусинки;
б) работа, совершаемая силой $F$ при перемещении бусинки на 1 м?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Та же бусинка на горизонтальном стержне. Теперь меняется не сила, а её наклон: угол растёт с $30^\circ$ до $60^\circ$. Снова разложим $F$ на «вдоль» ($F\cos\alpha$, она тянет бусинку) и «вверх» ($F\sin\alpha$, она прижимает/отрывает по вертикали) и проследим, как ведут себя синус и косинус при росте угла.

Шаг 1. Сила взаимодействия стержня и бусинки

По вертикали: $N = F\sin\alpha - mg$. При росте угла от $30^\circ$ до $60^\circ$ синус растёт ($\sin 30^\circ = 0{,}5 \to \sin 60^\circ \approx 0{,}87$), значит вертикальная тяга $F\sin\alpha$ становится больше и $N$ растёт. Сила взаимодействия увеличится.

Шаг 2. Работа силы $F$ на пути 1 м

$A = F\cos\alpha\cdot s$. При росте угла косинус, наоборот, уменьшается ($\cos 30^\circ \approx 0{,}87 \to \cos 60^\circ = 0{,}5$). Сила та же, путь тот же, а множитель $\cos\alpha$ упал — значит работа стала меньше. Работа уменьшится.

Ответ

12
Другие задания по теме «Динамика» (8)