Главная / ЕГЭ Физика / Задание №30 / ID 109266
ID 109266 ЕГЭ Физика Линия №30 СдамГИА ID: 25740 Кинематика
✈️ TG ВК Следующая ⏭️
Гоночный автомобиль едет по треку, имеющему на повороте радиусом R = 50 м угол наклона полотна дороги к горизонту α = 30° внутрь поворота. С какой максимальной скоростью V может двигаться автомобиль, чтобы не заскользить и не вылететь с трека? Коэффициент трения колес автомобиля о дорогу μ = 0,8. Ответ выразите в км/ч.
Какие законы Вы используете для описания движения автомобиля? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Чертеж к задаче
💡 Пошаговый разбор и решение:
Обоснование.
1.  Рассмотрим задачу в системе отсчета, связанной с Землей. Будем считать эту систему отсчета инерциальной (ИСО). Автомобиль описываем моделью материальной точки, так как его размеры по сравнению с радиусом трека малы.
2.  На автомобиль действуют сила тяжести, сила реакции опоры, сила трения, = действующая которых постоянна. Поэтому движение происходит с постоянным ускорением. Можно применить законы = мерного движения тела по окружности.
3.  Так как автомобиль описывается моделью материальной точки, то в ИСО для него применим второй закон Ньютона.

Перейдем к решению. [рис.]
1.  Введем неподвижную декартову систему координат с горизонтальной осью ОX, направленной вдоль радиуса к центру закругления трека, и вертикальной осью OY. Начало координат поместим в точке нахождения автомобиля в данный момент времени, когда он движется вдоль трека перпендикулярно плоскости ХОY со скоростью V.
2.  На автомобиль массой m при максимальной скорости прохождения поворота действуют силы тяжести mg, нормального давления N и максимальная сила сухого трения, равная μN (см. рис.), что обеспечивает его движение по окружности радиусом R с центростремительным ускорением, равным $\frac{V ^2}{R}$
3.  Запишем уравнения второго закона Ньютона в проекциях на координатные оси:

$N \cos альфа =mg + \mu N \sin альфа }}$

и

$\frac{mV ^2}{R} =N \sin альфа + \mu N \cos альфа$

Отсюда

$N= \frac{mg}{\cos альфа - \mu \sin альфа}$ и $\frac{mV ^2}{R} =N ( \sin альфа + \mu \cos альфа ) = \frac{mg ( \sin альфа + \mu \cos альфа )}{\cos альфа - \mu \sin альфа}$

4.  Таким образом, максимальная скорость прохождения поворота равна

$V= \sqrt{аргумента: \frac{gR ( \text{tg} альфа} аргумента + \mu )}{1 - \mu \text{tg} альфа} = \sqrt{аргумента: \frac{10 \cdot 50 \cdot ( 1/ $\sqrt{начало аргумента: 3}$ аргумента + 0,8 )}{1 - ( 0,8/ $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента )}}аргумента \approx35,77 м/с\approx129 км/ч$ $V= \sqrt{аргумента: \frac{gR ( \text{tg} альфа} аргумента + \mu )}{1 - \mu \text{tg} альфа} =$
$= \sqrt{аргумента: \frac{10 \cdot 50 \cdot ( 1/ $\sqrt{начало аргумента: 3}$ аргумента + 0,8 )}{1 - ( 0,8/ $\sqrt{аргумента: 3}$ аргумента )}}аргумента \approx35,77 м/с\approx129 км/ч$

Ответ: $V= \sqrt{аргумента: \frac{gR ( \text{tg} альфа} аргумента + \mu )}{1 - \mu \text{tg} альфа} \approx35,77 м/с\approx129 км/ч$
Правильный ответ: $V= корень из: начало аргумента: дробь: числитель: gR левая круглая скобка тангенс альфа конец аргумента плюс \mu правая круглая скобка , знаменатель: 1 минус \mu тангенс альфа конец дроби \approx35,77 м/с\approx129 км/ч$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 107052 • Задание №19
[рис.] Запишите результат измерения электрического напряжения, учитывая, что погрешность равна цене деления. В...
Смотреть разбор ↗
ID 166642 • Задание №3
Под действием горизонтально направленной силы, модуль которой равен F, брусок массой m равномерно и прямолиней...
Смотреть разбор ↗
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:

Критерии оценивания выполнения задания | Баллы

Критерий 1

Верно обоснована возможность использования законов (закономерностей) | 1

В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка.

ИЛИ

Обоснование отсутствует | 0

Критерий 2

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: уравнения второго закона Ньютона для движения автомобиля по окружности, лежащей в горизонтальной плоскости, и формула для максимальной силы сухого трения);
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) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допус-⁠кается 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 имеются один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют.

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 т. п.).

И (
ИЛИ
)

В необходимых математических преобразованиях или вычис-⁠лениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразо-⁠ваниях/ вычислениях пропущены логически важные шаги.

И (
ИЛИ
)

Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка | 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 | 4
🔗 Другие задания линии №30 по предмету Физика:
ID 109267 На шероховатом горизонтальном диске, вращающемся вокруг вертикальной оси, покоится небольшое те... ID 109268 В аттракционе человек массой 70 кг движется на тележке по рельсам и совершает «мертвую петлю» в... ID 109269 В аттракционе человек массой 60 кг движется на тележке по рельсам и совершает «мертвую петлю» в... ID 109270 В аттракционе человек массой 70 кг движется на тележке по рельсам и совершает «мертвую петлю» в... ID 109271 В аттракционе человек массой 80 кг движется на тележке по рельсам и совершает «мертвую петлю» в...
← Предыдущее задание 📚 Все задания по предмету Следующее задание →