На горизонтальном полу лежит ящик массой 270 кг. Его начинают тянуть по полу с постоянной скоростью 1 м/с при помощи горизонтального троса, который наматывается на вал электрической лебедки. Электродвигатель лебедки питается от источника постоянного напряжения с ЭДС 150 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Через обмотку электродвигателя, имеющую сопротивление 4 Ом, при этом протекает ток силой 12 А. Пренебрегая трением в механизме лебедки, найдите коэффициент трения ящика о пол.
💡 Пошаговый разбор и решение:
На груз действуют сила тяжести, сила реакции опоры, сила тяги и сила трения. По второму закону Ньютона при = мерном прямолинейном движении $\vecN + \vecF + \vecF_тр + m \vecg=0$ В проекции на координатные оси:
Ox: $F - F_тр=0$
Oy: $N - mg=0$
Сила трения $F_тр=\mu N$
Для перемещения ящика с постоянной скоростью $v$ требуется развить мощность:
$P=F v$
При этом мощность источника тока $P_и= \mathcalE I$ Часть мощности источника расходуется на теплую мощность, выделяющуюся, на внешнем и внутреннем участках цепи, равным соответственно $P_1=I ^2 R$ и $P_1=I ^2 r$ Значит:
$\mathcalE I = I ^2 r + I ^2 R + P$
где r — внутреннее сопротивление источника, R — сопротивление обмотки электродвигателя.
Таким образом, получаем:
$\mu = $\frac{\mathcalE I - I ^2 ( r + R )}{mg v}$ = $\frac{150 \cdot 12 - 12 ^2 \cdot ( 1 + 4 )}{270 \cdot 10 \cdot 1}$ =0,4$
Ответ: 0,4.
Ox: $F - F_тр=0$
Oy: $N - mg=0$
Сила трения $F_тр=\mu N$
Для перемещения ящика с постоянной скоростью $v$ требуется развить мощность:
$P=F v$
При этом мощность источника тока $P_и= \mathcalE I$ Часть мощности источника расходуется на теплую мощность, выделяющуюся, на внешнем и внутреннем участках цепи, равным соответственно $P_1=I ^2 R$ и $P_1=I ^2 r$ Значит:
$\mathcalE I = I ^2 r + I ^2 R + P$
где r — внутреннее сопротивление источника, R — сопротивление обмотки электродвигателя.
Таким образом, получаем:
$\mu = $\frac{\mathcalE I - I ^2 ( r + R )}{mg v}$ = $\frac{150 \cdot 12 - 12 ^2 \cdot ( 1 + 4 )}{270 \cdot 10 \cdot 1}$ =0,4$
Ответ: 0,4.
Правильный ответ:
0,4
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 107854 • Задание №23
[рис.] Два моля идеального одноатомного газа переводят из состояния 1 в состояние 2, а затем — в состояние 3 ...
ID 106107 • Задание №14
Катушка индуктивности подключена к источнику тока с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением через резисто...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, 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 решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, 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 №25 по предмету Физика:
ID 108349
[рис.] Горизонтальный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном ма...
ID 108350
В однородном магнитном поле, индукция которого $1,67 умножить на 10 в степени левая круглая ско...
ID 108351
Ядро изотопа водорода $_1 в квадрате H$ — дейтерия — движется в однородном магнитном поле с ...
ID 108352
Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией $4 умножить на 10 в степени левая круг...
ID 108353
[рис.] В однородном магнитном поле с индукцией $\vecB$ направленной вертикально вниз, равномерн...