ID: 00025383
Мальчик поднимает вверх гирю массой 10 кг , действуя на неё постоянной силой 120 Н, направленной вертикально вверх. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.
1) Вес гири равен 120 Н и направлен вверх.
2) Гиря действует на руку мальчика с силой 100 Н, направленной вниз.
3) Равнодействующая сил, действующих на гирю, равна 240 Н и направлена вверх.
4) Ускорение гири равно 2 м/с².
5) Если мальчик приложит к гире направленную вертикально силу 90 Н, он не сможет её поднять.
Источник: ФИПИ
Мальчик тянет гирю массой $m=10$ кг вверх постоянной силой $F=120$ Н. Разберёмся, что происходит с гирей и что она, в свою очередь, делает с рукой мальчика.
Сила тяжести гири: $mg=10\cdot10=100$ Н. Так как приложенная сила $F=120$ Н больше веса $mg=100$ Н, гиря движется с ускорением. По второму закону Ньютона: $F-mg=ma$, отсюда $a=\dfrac{F-mg}{m}=\dfrac{120-100}{10}=2\ \text{м/с}^2$. Утверждение 4 верно.
Равнодействующая сил, действующих на гирю: $F_{\text{равн}}=F-mg=120-100=20$ Н, а не $240$ Н. Утверждение 3 неверно.
По третьему закону Ньютона гиря действует на руку мальчика с силой, равной по модулю приложенной силе $F=120$ Н, направленной вниз (реакция на то, что рука тянет гирю вверх). Утверждение 2 называет $100$ Н — неверно (это как раз сила тяжести, а не сила реакции гири на руку).
«Вес» гири — это как раз сила, с которой она действует на руку (опору/подвес): $120$ Н, направленная вниз, а не вверх. Утверждение 1 путает направление — неверно.
Если бы мальчик приложил силу $90$ Н — это меньше веса гири ($100$ Н), значит, поднять её и удержать в воздухе с таким усилием нельзя: она не оторвётся от опоры (или, если уже в воздухе, будет падать, а не двигаться вверх). Утверждение 5 верно.
Верны утверждения 4 и 5.