26

Решение: Ускорение бруска с блоком

ЕГЭ · Физика · Задание 26 · Динамика и гравитация
ВысокаяФИПИ087023Развёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 5 шагов
Условие

К бруску массой $M = 2\ \text{кг}$ прикреплён лёгкий блок, через него переброшена лёгкая нерастяжимая нить, один конец которой привязан к стене, а к другому прикреплено тело массой $m = 0{,}75\ \text{кг}$. На брусок действует сила $F = 10\ \text{Н}$. Свободные куски нити горизонтальны и лежат в одной вертикальной плоскости, тела двигаются вдоль одной прямой. Массой блока и нити, а также трением пренебречь.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Обозначим через $a$ ускорение бруска, направленное влево, и через $T$ силу натяжения нити. Для перемещения подвижного блока на расстояние $x$ оба горизонтальных участка нити изменяют длину на $x$, поэтому тело массой $m$ перемещается вдвое быстрее: его ускорение по модулю равно $2a$.

$$a_m = 2a$$
2

На тело массой $m$ действует горизонтальная сила натяжения нити, направленная влево. По второму закону Ньютона:

$$T = m a_m = 2ma$$
3

На брусок действуют сила $F$, направленная влево, и две силы натяжения, направленные вправо. Поэтому:

$$Ma = F - 2T$$
4

Подставим выражение для силы натяжения:

$$Ma = F - 4ma$$

Отсюда ускорение бруска равно:

$$a = \frac{F}{M + 4m} = \frac{10}{2 + 4 \cdot 0{,}75} = 2\ \text{м/с}^2$$
Ответ

Ускорение бруска равно $2\ \text{м/с}^2$ и направлено влево, в сторону действия силы $F$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Учитывают только одну силу натяжения, действующую на прикреплённый к бруску блок.

Считают ускорения бруска и тела массой $m$ одинаковыми.

Неверно определяют направление силы натяжения на тело массой $m$.

Используют массу $m$ вместо приведённого вклада $4m$ в уравнении для ускорения бруска.

Закрепить приёмВ теме «Динамика и гравитация» ещё 238 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 26 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Динамика и гравитация»: в ней 239 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.