Решения заданий ФИПИ ОГЭ по физике: «Динамика и гравитация» — с ответами

Для груза, подвешенного к пружинке, сила упругости уравновешивает силу тяжести: $kx=mg$, где $x=l-l_0$.$$x=\frac{mg}{k}$$

Для пружинки 1 при увеличении массы с $0{,}2$ до $0{,}4$ кг удлинение увеличивается с $4{,}0$ до $8{,}0$ см, а при массе $0{,}8$ кг составляет $16{,}0$ см. Для пружинки 2 аналогично: $0{,}2$ кг соответствует $4{,}0$ см, а $0{,}6$ кг…$$x\sim m$$

При распрямлении пластинки тележки действуют друг на друга силами, которые по третьему закону Ньютона равны по модулю и противоположны по направлению.$$F_{1\to2} = -F_{2\to1}$$

Тележки одинаковые, поэтому их массы равны. Согласно второму закону Ньютона при равных по модулю силах и одинаковых массах модули ускорений также равны.$$a = \dfrac{F}{m},\quad |a_1| = |a_2|$$

Для груза, висящего неподвижно, сила упругости равна силе тяжести: $F_\text{упр}=mg$. По закону Гука $F_\text{упр}=k(l-l_0)$.$$k(l-l_0)=mg$$

Следовательно, при постоянной жёсткости пружинки удлинение прямо пропорционально массе груза: $(l-l_0)=\dfrac{mg}{k}$.

Для подвешенного груза в состоянии равновесия сила упругости равна силе тяжести: $kx=mg$.$$x=\frac{mg}{k}$$

Для пружинки 1 при увеличении массы груза с $0{,}2$ до $0{,}8$ кг удлинение увеличивается с $4{,}0$ до $16{,}0$ см. Для пружинки 2 при увеличении массы с $0{,}2$ до $0{,}6$ кг удлинение увеличивается с $2{,}0$ до $6{,}0$ см…$$x\sim m$$

При распрямлении пластинки тележки взаимодействуют. По третьему закону Ньютона силы, с которыми тележки действуют друг на друга, направлены в противоположные стороны.$$\vec{F}_{12}=-\vec{F}_{21}$$

Ускорение каждой тележки определяется вторым законом Ньютона и зависит от её массы.$$a=\dfrac{F}{m}$$

Сравним опыты 1 и 2: первоначальная длина и масса груза одинаковы, а диаметр шнура увеличился с $3$ до $5$ мм. Коэффициент жёсткости увеличился со $100$ до $140$ Н/м.$$d_2>d_1 \Rightarrow k_2>k_1$$

Следовательно, утверждение 2 соответствует результатам эксперимента.

Сравним опыты 1 и 3: масса груза и диаметр шнура одинаковы, а первоначальная длина увеличивается с $50$ до $100$ см. При этом жёсткость уменьшается со $100$ до $50$ Н/м.$$l_0 \uparrow \Rightarrow k \downarrow$$

Следовательно, утверждение 1 верно.

Для груза, находящегося в равновесии, сила упругости равна силе тяжести: $F_\text{упр}=mg$. По закону Гука $F_\text{упр}=k\Delta l$, поэтому $\Delta l=\dfrac{mg}{k}$.$$\Delta l=\dfrac{mg}{k}$$

Для пружинки 1 при увеличении массы от $0{,}2$ до $0{,}4$ кг и затем до $0{,}8$ кг удлинение увеличивается от $4{,}0$ до $8{,}0$ и $16{,}0$ см. Для пружинки 2 при увеличении массы от $0{,}2$ до $0{,}6$ кг удлинение увеличивается от…$$\Delta l\sim m$$

Сравним опыты 1 и 2: масса груза одинакова, первоначальная длина различается, а диаметр увеличивается с $3$ до $5$ мм. Жёсткость возрастает со $100$ до $140$ Н/м.$$d \uparrow \Rightarrow k \uparrow$$

Следовательно, утверждение 1 соответствует результатам эксперимента.

Для проведения опыта потребуется штатив с муфтой и зажимом для закрепления пружины, линейка или измерительная лента для измерения длины пружины, а также указатель или горизонтальная метка для удобного отсчёта. Массы грузов должны быть…

Закрепляют пружину вертикально на штативе и измеряют её длину без груза $l_0$.$$l_0 = \text{const}$$

Брусок с тремя грузами устанавливают на поверхность рейки Б и соединяют крючок бруска с динамометром. Динамометр располагают горизонтально, параллельно поверхности рейки.

Брусок перемещают равномерно. При равномерном движении равнодействующая сил равна нулю, поэтому показание динамометра равно модулю силы трения скольжения: $F_{\text{тр}}=F_{\text{дин}}$.

Для измерения веса бруска с тремя грузами его подвешивают к динамометру № 2 и снимают показание в ньютонах.$$P = P_{\text{изм}} \pm 0{,}1\ \text{Н}$$

Для измерения силы трения брусок с грузами ставят на горизонтальную поверхность рейки А, соединяют крючок с динамометром № 1 и тянут брусок равномерно. При равномерном движении показание динамометра равно силе трения скольжения.$$F_{\text{тр}} = F_{\text{тяги}} \pm 0{,}02\ \text{Н}$$

Для измерения веса каретки с грузами подвешивают каретку с грузом к динамометру № 2 и считывают показание. Измерение выполняют отдельно для одного, двух и трёх грузов.$$P = mg$$

Для измерения силы трения каретку помещают на горизонтальную рейку, соединяют её крючок с динамометром № 1 и равномерно перемещают каретку вдоль рейки. Показание динамометра при равномерном движении равно силе трения.$$F_{\text{тр}} = F_{\text{тяги}}$$

Брусок с тремя грузами устанавливают на поверхность рейки, обозначенную Б, и соединяют крючок бруска с динамометром. Динамометр располагают горизонтально.

Сначала измеряют вес бруска с грузами. Для этого брусок подвешивают к динамометру и фиксируют показание.$$P = (P_{\text{изм}} \pm 0{,}1)\ \text{Н}$$

Схема установки должна содержать горизонтальный рычаг, закреплённый на штативе с возможностью вращения вокруг оси. Слева от оси подвешены два груза на плече $0{,}10\ \text{м}$ и один груз на плече $0{,}15\ \text{м}$. Справа к концу рычага…

Момент силы определяется произведением силы на её плечо.$$M = Fl$$

Схема установки должна содержать горизонтальный рычаг, закреплённый на оси вращения в штативе. Слева от оси подвешены два груза на плече $12\ \text{см}$ и один груз на плече $6\ \text{см}$. Справа к концу рычага прикреплён динамометр…

Момент силы относительно оси вращения рассчитывают по формуле:$$M = F\ell$$

На поверхность рейки, обозначенную Б, устанавливают брусок с двумя грузами. К крючку бруска присоединяют динамометр. Динамометр располагают горизонтально и перемещают брусок равномерно, без ускорения.

При равномерном движении равнодействующая горизонтальных сил равна нулю, поэтому среднее показание динамометра равно силе трения скольжения: $F_{\text{тр}} = F_{\text{дин}}$.

Закрепляют пружину в держателе штатива. К нижнему концу пружины подвешивают груз. Удлинение измеряют по шкале пружины или линейкой как разность положений нижнего конца пружины без груза и с грузом.

Вес груза измеряют динамометром № 1. Измеренное значение записывают с абсолютной погрешностью ±0,02 Н.

Для измерения силы трения понадобится динамометр. Для изменения силы нормального давления на каретку следует использовать набор грузов известной массы.

Каретку устанавливают на горизонтальную деревянную поверхность стола и прикрепляют к ней динамометр. Каретку тянут горизонтально и равномерно. При равномерном движении показание динамометра равно силе трения скольжения…

Собирают установку: пружину закрепляют в лапке штатива, к нижнему концу пружины подвешивают грузы. Линейку располагают вертикально рядом с пружиной. Для определения силы динамометр используют вместо грузов или последовательно включают в…

Для каждого случая сначала фиксируют начальную длину пружины без грузов $l_0$, затем длину пружины с грузами $l$. Удлинение находят как разность этих длин.$$\Delta l = l - l_0$$