Динамика — Задание 5 ЕГЭ по физике №00025421

На бруске массой $1$ кг растёт сила $F(t)$: линейно от $0$ до $2$ Н за первые $10$–$12$ с, а дальше держится постоянной на уровне $2$ Н до $20$ с. Справа — работа этой силы $A(t)$: она равна нулю всё время, пока сила растёт (до $\approx12$ с), и только потом растёт линейно до $40$ Дж к $20$ с.

Работа силы равна нулю, пока брусок не движется ($A=F\cdot x$, а $x=0$) — значит, первые примерно $10$–$12$ с сила растёт, но брусок стоит на месте: его удерживает трение покоя. Значит, движения с постоянным (или вообще каким-либо) ускорением тут нет — тело просто неподвижно. Утверждение 2 неверно.

Раз перемещения не было, работа ЛЮБОЙ силы (в том числе трения) в это время равна нулю, а не отрицательна. Утверждение 4 неверно.

С $12$ до $20$ с сила постоянна ($F=2$ Н), а работа растёт строго линейно — значит, мощность $P=\dfrac{A}{t}=\dfrac{40}{20-12}=5$ Вт постоянна, а раз сила тоже постоянна, скорость $v=\dfrac{P}{F}=\dfrac{5}{2}=2{,}5$ м/с тоже постоянна — движение равномерное. Утверждение 5 верно.

Перемещение за это время: $x=v\cdot\Delta t=2{,}5\cdot8=20$ м (что и даёт $A=F\cdot x=2\cdot20=40$ Дж — сходится), а не $12$ м. Утверждение 3 неверно.

Раз с $12$ до $20$ с брусок движется равномерно (ускорение равно нулю), равнодействующая сил равна нулю, а значит сила трения скольжения точно уравновешивает приложенную силу: $F_{\text{тр}}=F=2$ Н. Коэффициент трения: $\mu=\dfrac{F_{\text{тр}}}{mg}=\dfrac{2}{1\cdot10}=0{,}2$. Утверждение 1 верно.

Верны утверждения 1 и 5.