На нерастяжимой и невесомой нити, перекинутой через идеальный блок, висят два одинаковых бруска массой 𝑚=0,3 кг. На один из брусков кладут груз 𝑚0, и система приходит в движение. Найдите массу груза, если сила, с которой он давит на брусок, равна 1,2 Н. Какие физические законы Вы использовали при решении задачи? Обоснуйте их применение в данном случае.

Сначала рассмотрим груз и брусок, находящиеся справа, как единое целое. Запишем для них второй закон Ньютона: \(T-mg=ma\Rightarrow T=mg+ma\) \(T-\left(m+m_0\right)g=-\left(m+m_0\right)a\) \(mg+ma-\left(m+m_0\right)g=-\left(m+m_0\right)a\Rightarrow a=\frac{m_0 g}{2 m+m_0}\) Теперь рассмотрим тела отдельно друг от друга: \(N-m_0g=-m_0a\) \(P-m_0g=-m_0\cdot \frac{m_0g}{2m+m_0}\) \(1,2-10m_0=-m_0\cdot \frac{m_0\cdot 10}{2\cdot 0,3+m_0}\) \(10m_0+1,2\cdot 0,6+1,2m_0-6m_0-10m_0^2=0\) Масса груза: \(m_0=0,15~кг\) Ответ: 0,15 кг Обоснование: 1) Рассмотрим систему отсчета, связанную с Землей. Будем считать ее инерциальной. 2) Так как тела движутся поступательно, используем для них модель материальной точки. 3) В инерциальной системе отсчета для материальных точек используем второй закон Ньютона. 4) Так как нить нерастяжима, то ускорения брусков одинаковы по модулю. 5) Так как нить невесома, а блок идеален, то модули сил натяжения нити одинаковы по модулю. 6) Используем третий закон Ньютона: \(\vec{N}=-\vec{P}\). https://youtu.be/qBLQcXrBpxc

Легкая нить, привязанная к грузу массой \(m=0,4\) кг, перекинута через идеальный неподвижный блок. К правому концу нити приложена постоянная сила \(\vec{F}\). Левая часть нити вертикальна, а правая наклонена под углом \(\alpha=30^\circ\) к горизонту (см. рис.). Постройте график зависимости модуля силы реакции стола \(N\) от \(F\) на отрезке \(0\leq F\leq 10\) Н. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к грузу.

Изобразим силы: Так как нить невесома и блок идеальный, \(|T_1|=|T_2|=T\) Для точки А \(m=0\). Распишем 2 закон Ньютона: \(F-T=0\Rightarrow F=T\) Распишем 2 закон Ньютона в проекции на ось \(oy\): \(N+T-mg=0; N+F-mg=0\Rightarrow N=mg-F~(1)\) Рассмотрим момент отрыва, когда \(N=0\): \(0=mg-F\Rightarrow F=mg=0,4\cdot 10=4~Н\) При \(F=0\Rightarrow N=mg=0,4\cdot 10=4~Н\) Так как по уравнению (1) \(N\) линейно зависит от \(F\) \((F\in [0;4]~Н)\), то проведём прямую, соединяющую эти два положения. Когда произойдет отрыв тела \(\Rightarrow N=0\) и при росте силы \(F>4\) Н тело начинает двигаться равноускоренно. Изначально тело покоилось, пока \(N\) не стало равным нулю. https://youtu.be/4MZCPGBkMJI?t=4468

В гладкий высокий стакан радиусом 4 см поставили тонкую однородную палочку длиной 10 см и массой 1,8г. До какой высоты ℎ налита в стакан жидкость, если ее плотность составляет 0,75 плотности материала палочки, а сила, с которой верхний конец палочки давит на стенку стакана, равна 0,008 Н? Какие законы Вы используете для решения задачи? Обоснуйте их применение.

\(\rho_т=\frac{m}{V}, V=Sl\Rightarrow m=\rho_тSl\) Запишем правило моментов: \(mg\cdot 4~см=F_A\frac{l_{погр}}{2l}\cdot 8~см+F\cdot 6~см\\ \rho_тSlg\cdot 4=g\rho_жSl_{погр}\frac{l_{погр}}{2l}\cdot 8+F\cdot 6\\ \frac{h}{H}\Rightarrow l_{погр}=\frac{lh}{H}\\ 4mg=g\rho_жSl_{погр}\frac{h}{H}\cdot 4+6F\\ 4mg=0,75\rho_тSlg\frac{h}{H}\cdot\frac{h}{H}\cdot 4+6F\\ 4mg=0,75mg\frac{h^2}{H^2}\cdot 4+6F\\ h=H\sqrt{\frac{4mg-6F}{3mg}}=6 см\sqrt{\frac{4\cdot 1,8\cdot 10^{-3}-6\cdot 8\cdot 10^{-3}}{3\cdot 1,8\cdot 10^{-3}\cdot 10}}=4~см\) Ответ: 4 см Обоснование: 1) Рассмотрим систему отсчета, связанную с Землей, будем считать ее инерциальной (ИСО). 2) Так как палочка неподвижна, применим к ней модель материальной точки. 3) В инерциальной системе отсчета для материальной точки используем второй и третий законы Ньютона. 4) На тело, погруженное в жидкость, по закону Архимеда действует сила \(F_A=\rho_жgV_{погр}\). 5) Так как палочка – абсолютно твердое тело, то в ИСО запишем правило моментов относительно оси, проходящей перпендикулярно плоскости рисунка через точку \(О.\) https://www.youtube.com/watch?v=NxDULvZhO20&t=11347s

Фрагмент гибкого провода находится на гладкой горизонтальной поверхности. Его подключили к источнику постоянного тока в точках А и Б, на рисунке показан вид сверху. Система находится в сильном вертикальном однородном магнитном поле \(\vec{B}\). Затем ключ \(K\) замкнули, какую форму примет провод? Ответ поясните, указав какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

1) До замыкания, так как ключ разомкнут ток по цепи течь не будет. Значит магнитное поле никак не будет взаимодействовать с проводником. 2) После замыкания индуктивностью провода можно пренебречь. 3) После замыкания по гибкому проводу течет ток согласно рисунку. Так как он находится в магнитном поле, по правилу левой руки на каждый небольшой участок проводника будет действовать сила Ампера, направленная согласно рисунку, тем самым растягивая гибкий проводник. 4) В итоге гибкий провод примет форму окружности. https://www.youtube.com/watch?v=3B5mieJHhUs&t=8700s

На рис. 1 представлено оборудование, с помощью которого преподаватель собрал модель плоского конденсатора (рис. 2). Нижнюю пластину конденсатора он зарядил положительным зарядом, а корпус электрометра заземлил. Верхняя пластина конденсатора, соединенная с корпусом электрометра, приобрела отрицательный заряд, который по модулю равен заряду нижней пластины. После этого преподаватель совместил пластины одну с другой и уменьшил расстояние между ними (рис. 3). Как изменились при этом показания электрометра (увеличились, уменьшились, не изменились)? Ответ поясните, указав какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Показания электрометра в данном опыте прямо пропорциональны разности потенциалов между пластинами конденсатора.

1. Так как верхняя пластина заземлена, то на нее придет такой же по модулю, но противоположный по знаку заряд, как на нижней 2. Емкость конденсатора по формуле \(C=\frac{\varepsilon\varepsilon_0S}{d}\) во втором случае увеличится 3. Система стрелки + нижняя пластина изолирована, значит заряд меняться не будет 4. По формуле \(q=CU\), так как заряд будет постоянный, выходит, что с ростом емкости уменьшается разность потенциалов между пластинами 5. По условию, показания электрометра пропорциональны разности потенциалов, значит показания электрометра также уменьшатся https://youtu.be/5kvmof04zOg