На горизонтально расположенном диске радиусом 1 м лежит шайба. Расстояние от центра диска до шайбы 60 см. В первом опыте диск раскручивают с угловой скоростью 2 рад/с, во втором — с угловой скоростью 2,5 рад/с. Коэффициент трения шайбы о диск равен 0,3. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на шайбу. Будет ли скользить шайба в первом и втором опыте? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] На шайбу действуют сила тяжести, сила реакции опоры и сила трения. Найдем максимальную силу трения, действующую на шайбу: $F_тр=\mu N=\mu mg=0,3 \cdot 10m=3m$
По второму закону Ньютона проекция = действующей всех сил на горизонтальную ось $F=ma$ где центростремительное ускорение $a=\omega ^2 R$
Найдем эту силу для каждого случая:
$F_1=\omega_1 ^2 Rm=4 \cdot 0,6m=2,4m$
$F_2=\omega_2 ^2 Rm=6,25 \cdot 0,6m=3,75m$
В первом случае приложенная по горизонтали сила меньше максимальной силы трения, следовательно, шайба находится в покое и сила трения покоя равна этой силе. Во втором случае приложенная сила больше максимальной силы трения, следовательно, шайба будет соскальзывать с диска.
Ответ: в первом случае не будет, во втором случае − будет соскальзывать
По второму закону Ньютона проекция = действующей всех сил на горизонтальную ось $F=ma$ где центростремительное ускорение $a=\omega ^2 R$
Найдем эту силу для каждого случая:
$F_1=\omega_1 ^2 Rm=4 \cdot 0,6m=2,4m$
$F_2=\omega_2 ^2 Rm=6,25 \cdot 0,6m=3,75m$
В первом случае приложенная по горизонтали сила меньше максимальной силы трения, следовательно, шайба находится в покое и сила трения покоя равна этой силе. Во втором случае приложенная сила больше максимальной силы трения, следовательно, шайба будет соскальзывать с диска.
Ответ: в первом случае не будет, во втором случае − будет соскальзывать
Правильный ответ:
в первом случае не будет, во втором случае − будет соскальзывать
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 105841 • Задание №12
Ученик изучает закон Архимеда, изменяя в опытах объем погруженного в жидкость тела и плотность жидкости. Какую...
ID 108613 • Задание №25
[рис.] Перпендикулярно главной оптической оси некоторой тонкой линзы на расстоянии d от линзы расположена тонк...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае указано направление движения магнита) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае определено направление тока через катушку после замыкания ключа и направление индукции магнитного поля вблизи верхнего торца катушки с указанием на используемые правила, проведена аналогия с взаимодействием двух магнитов). | 3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и тому подобное.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и тому подобное).
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае указано направление движения магнита) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае определено направление тока через катушку после замыкания ключа и направление индукции магнитного поля вблизи верхнего торца катушки с указанием на используемые правила, проведена аналогия с взаимодействием двух магнитов). | 3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и тому подобное.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и тому подобное).
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №21 по предмету Физика:
ID 107284
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 23 °C на стенке стакана с хол...
ID 107285
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусовС$ на стенке стак...
ID 107286
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 29 °C на стенке стакана с хол...
ID 107287
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусов С$ на стенке ста...
ID 107288
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $29 градусовС$ на стенке стак...