В результате толчка брусок приобрел скорость v0 и начал двигаться вверх по шероховатой наклонной плоскости. Преодолев расстояние S, он остановился, а затем соскользнул обратно в исходную точку. Выберите все верные утверждения из приведенных ниже.
1) При движении вверх брусок быстрее преодолел расстояние s, чем при движении вниз. 2) Работа силы трения при движении бруска вверх меньше работы силы трения при движении вниз. 3) Модули скоростей в начальный и конечный моменты наблюдения равны. 4) Скорость бруска при движении вверх уменьшается быстрее, чем увеличивается при движении вниз. 5) Изменение полной механической энергии при движении вверх равно работе силы трения.
Правильный ответ
145
Решение
1) Верно. По второму закону Ньютона при движении вверх в проекции на оси: Oy:N−mgcosα=0⇒N=mgcosαFтр=μN=μmgcosαOx:ma=mgsinα+μmgcosα⇒a=g(sinα+μcosα)
По второму закону Ньютона при движении вниз в проекции на оси: Oy:N−mgcosα=0⇒N=mgcosαFтр=μN=μmgcosαOx:ma=mgsinα−μmgcosα⇒a=g(sinα−μcosα)∣a1∣>∣a2∣ При движении вверх: v=v0−at в верхней точке 0=v0−a1t⇒v0=a1tS=v0t1−2a1t2=a1t12−2a1t12=2a1t12 При движении вниз: S=2a2t2 Так как ускорение уменьшилось при одинаковом пройденном расстоянии, значит время увеличилось, следовательно, при движении вверх брусок быстрее преодолел расстояние S, чем при движении вниз. 2) Неверно. Сила трения: Fтр1=Fтр2=μmgcosα⇒Aтр=FтрScos180∘=−FтрS⇒Aтр−одинаковая 3) Неверно. Работа всех сил: Aвсех=ΔEкин, работа силы тяжести равна 0, значит Aвсех=Aтр=2mvк2−2mv02⇒2mvк2=2mv02+AтртаккакAтр<0,тоvk<v0 4) Верно. Скорость изменения скорости бруска - это ускорение, причем ∣a1∣>∣a2∣, значит скорость бруска при движении вверх уменьшается быстрее, чем увеличивается при движении вниз. 5) Верно. Aнепотенц=ΔEполн.мех.⇒Aтр=ΔEполн.мех. Ответ: 145