ID: 00025391
Школьники изучали движение небольшого бруска массой 400 г по горизонтальной шероховатой поверхности под действием горизонтальной постоянной силы, равной по модулю 2,1 Н. Зависимость скорости бруска от времени приведена в таблице.
Выберите все верные утверждения на основании анализа представленной таблицы.
1) Сумма сил, действующих на брусок, равна нулю.
2) Ускорение бруска равно 2 м/с².
3) Коэффициент трения бруска о поверхность μ = 0,2.
4) Брусок движется равномерно.
5) В момент времени 3 с кинетическая энергия бруска равна 7,2 Дж.
Источник: ФИПИ
Брусок массой m=400 г =0{,}4 кг тянут постоянной силой F=2{,}1 Н по шероховатой поверхности. По таблице скорость растёт равномерно — за каждую секунду прибавляется 2 м/с, значит, ускорение a=\dfrac{\Delta v}{\Delta t}=\dfrac{2}{1}=2\ \text{м/с}^2. Утверждение 2 верно.
Раз есть ускорение, равнодействующая сил не равна нулю, а равна ma=0{,}4\cdot2=0{,}8 Н. Утверждение 1 неверно.
Найдём силу трения из второго закона Ньютона: F-F_{\text{тр}}=ma, откуда F_{\text{тр}}=F-ma=2{,}1-0{,}8=1{,}3 Н. Тогда коэффициент трения: \mu=\dfrac{F_{\text{тр}}}{mg}=\dfrac{1{,}3}{0{,}4\cdot10}=\dfrac{1{,}3}{4}=0{,}325, а не 0{,}2, как в утверждении 3. Неверно.
Скорость всё время растёт — движение не равномерное, а равноускоренное. Утверждение 4 неверно.
В момент t=3 с скорость v=6 м/с, кинетическая энергия E_к=\dfrac{mv^2}{2}=\dfrac{0{,}4\cdot6^2}{2}=\dfrac{0{,}4\cdot36}{2}=7{,}2 Дж. Утверждение 5 верно.
Верны утверждения 2 и 5.