26

Решение: Ускорение тележки при движении влево

ЕГЭ · Физика · Задание 26 · Динамика и гравитация
ПовышеннаяФИПИ89181BРазвёрнутое решение≈ 7 минутРазбор в 7 шагов
Условие

В установке, изображённой на рисунке, масса грузика $m$ подобрана так, что первоначально покоящаяся тележка после толчка вправо движется равномерно по поверхности трибометра. С каким ускорением будет двигаться тележка, если её толкнуть влево? Масса грузика $m$ в 9 раз меньше массы тележки $M$. Массами блока и нити пренебречь. Нить нерастяжима. Силу сопротивления движению тележки считать постоянной и одинаковой в обоих случаях.

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

7 шагов
1

Рассмотрим движение тележки вправо. Тележка движется равномерно, поэтому равнодействующая горизонтальных сил равна нулю. Следовательно, натяжение нити равно силе сопротивления движению:

$$T_1-F=0,\qquad F=T_1$$
2

При равномерном движении груз также движется равномерно. Поэтому для груза натяжение нити равно его весу:

$$mg-T_1=0,\qquad T_1=mg$$
3

Значит, сила сопротивления движению тележки равна:

$$F=mg$$
4

После толчка влево тележка движется влево, а сила сопротивления и сила натяжения нити направлены вправо. Для тележки, записывая второй закон Ньютона по модулю ускорения, получаем:

$$Ma=F+T$$
5

Груз при движении тележки влево опускается. Для него:

$$mg-T=ma$$
6

Сложим уравнения движения тележки и груза, исключив натяжение нити:

$$Ma+ma=F+mg$$

Подставим $F=mg$ и $M=9m$:

$$a=\frac{F+mg}{M+m}=\frac{2mg}{9m+m}=\frac{g}{5}$$
Ответ

$a=\dfrac{g}{5}$, ускорение направлено вправо; при $g\approx10\,\text{м/с}^2$ $a\approx2\,\text{м/с}^2$.

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

Где здесь ошибаются

Считать, что при движении тележки влево сила натяжения и сила сопротивления направлены в противоположные стороны.

Не использовать условие равномерного движения тележки вправо для определения силы сопротивления.

Забыть, что ускорения тележки и груза связаны условием нерастяжимости нити.

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 7 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.