Механика (нет в… — Задание 21 ЕГЭ по физике №00043144

Что здесь происходит: на столе стоит груз массой $0{,}3$ кг, к нему привязана нить. Она поднимается вертикально, огибает неподвижный блок и уходит вниз-вправо под углом $30°$ к горизонту — за этот конец тянут с силой $F$. Будем мысленно увеличивать $F$ от нуля до $10$ Н и следить за силой реакции стола $N$.

Шаг 1 — чем груз связан с силой $F$. Нить лёгкая, а блок идеальный, поэтому натяжение по обе стороны блока одинаково и равно приложенной силе: $T=F$. На груз нить действует вертикально вверх. Угол $30°$ здесь роли не играет: он определяет только направление правого куска нити.

Шаг 2 — равновесие груза на столе. Пока груз стоит, на него действуют три вертикальные силы: тяжесть $mg$ вниз, реакция стола $N$ и натяжение $F$ вверх. Ускорения нет, значит, по второму закону Ньютона их сумма равна нулю: $$N=mg-F.$$

Шаг 3 — числа. Вес груза $mg=0{,}3\cdot10=3$ Н. Отсюда на первом участке $$N=3-F\ (\text{Н}).$$ Это прямая с наклоном «минус один»: каждый лишний ньютон в $F$ ровно на ньютон разгружает стол. Начальная точка — $F=0$, $N=3$ Н.

Шаг 4 — излом графика. Сила реакции станет нулевой при $F=3$ Н. Отрицательной она быть не может (стол только подпирает), поэтому при больших $F$ формула $N=3-F$ перестаёт работать — груз просто отрывается.

Шаг 5 — второй участок. При $F\gt3$ Н груз висит на нити и разгоняется вверх, стола он не касается: $N=0$ вплоть до $F=10$ Н. Ускорение груза находить не нужно — спрашивают только силу реакции.

Итоговый график: отрезок прямой от $(0;\ 3\ \text{Н})$ до $(3\ \text{Н};\ 0)$, затем горизонтальный отрезок по оси $F$ от $3$ до $10$ Н. Проверим себя: при $F=1$ Н формула даёт $N=3-1=2$ Н, и $N+F=3$ Н — как раз вес груза; а в точке излома $N=3-3=0$, то есть груз и стол действительно «расстаются» именно там.