Тема . №5 Механика (анализ физических процессов - выбор верных утверждений)
.04 Статика
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №5 механика (анализ физических процессов - выбор верных утверждений)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#13515

Прут массой 5 кг опирается на две точки горизонтальной и вертикальной поверхностей, образуя с первой угол   ∘
30 (см. рисунок). Длина прута       √ -
AB  =2  3  м. Из приведенного ниже списка выберите все верные утверждения, описывающих эту ситуацию.

PIC

1) Модуль нормальной силы реакции опоры, действующей на прут со стороны вертикальной поверхности, в два раза больше модуля силы трения, действующей на него со стороны горизонтальной поверхности.
2) Момент силы тяжести относительно оси, проходящей через точку B  перпендикулярно плоскости рисунка, равен 75 Н⋅ м.
3) Длина плеча силы трения, действующей на прут со стороны вертикальной поверхности, относительно оси, проходящей через точку O  перпендикулярно плоскости рисунка, составляет 1 м.
4) Момент силы реакции опоры, действующей на прут со стороны горизонтальной поверхности, относитльно оси, проходящей через точку B  перпендикулярно плоскости рисунка, равен нулю.
5) Длина прута на 20%  больше длины плеча действующей на него со стороны горизонтальной поверхности силы реакции опоры относительно точки C  .

Показать ответ и решение

PIC

1) Неверно
Укажем все силы, действующие на прут (рис. 1):
Fтр1  , N1  — сила трения и нормальная сила реакции опоры, действующие на прут со стороны вертикальной поверхности;
mg  — сила тяжести;
Fтр2  и N2  — сила трения и нормальная сила реакции опоры, действующие на прут со стороны горизонтальной поверхности.
Запишем второй закон Ньютона с учетом того, что прут покоится:

⃗Fтр1+ ⃗N1+ m ⃗g+ ⃗Fтр2+ N⃗2 = 0

Введем оси Ox  и Oy  (рис. 1) и спроецируем на них все силы:

(                          (
{Ox :N1 − F тр2 = 0         { N1 = Fтр2
(                      ⇒   (
 Oy :Fтр1− mg+ N2 = 0        Fтр1− mg + N2 = 0

Таким образом, сила реакции опоры N1  , действующая на прут со стороны вертикальной поверхности, равна силе трения F тр2  , действующей на него со стороны горизонтальной поверхности.

2) Верно
Момент силы тяжести относитльно оси, проходящей через точку B  перпендикулярно плоскости рисунка, равен:

M  = mg⋅l,

где l  — плечо силы. Упростим модель (рис. 1) до двух подобных треугольников ΔABC  и ΔOBH  (рис. 2) и, обратившись к геометрии, выразим длины всех отрезков через сторону AB  .

PIC

По рисунку видно, что плечом силы тяжести l  является отрезок HB  , равный √3
-4 AB  . Таким образом, момент силы тяжести равен:

               √-  √ -
M = 5 кг⋅10 м2 ⋅-3⋅2 3 м = 75 Н ⋅м
           с   4

3) Неверно
Плечо – это кратчайшее расстояние между осью вращения и линией действия силы.

PIC

По рисунку видно, что плечом силы трения, действующей на прут со стороны вертикальной поверхности, относительно оси, проходящей через точку O  перпендикулярно плоскости рисунка, является отрезок, равный по длине отрезку CH  .
Исходя из рис. 2:

      √-
      -3-
CH  =  4 AB

      √3   √-
CH  = -4-⋅2 3 м= 1,5 м

4) Верно
Момент силы трения M  равен произведению модуля силы реакции опоры N2  на ее плечо l  :

M = N2 ⋅l

По рисунку видно, что длина плеча силы трения l  относительно точки B  равна нулю (так как ось вращения, проходящая через точку B  , перпендикулярна линии действия силы реакции опоры).

PIC

Следовательно, и момент силы реакции M  так же равен нулю:

M = N2 ⋅0 м = 0 H ⋅м

5) Неверно
По рисунку видно, что плечом силы реакции опоры N2  , действующей на прут со стороны горизонтальной поверхности, является отрезок CB  .

PIC

Исходя из рис. 2:

      √3             2CB
CB  = -2 AB  ⇒  AB = -√--
                        3

AB ≈ 1,15 CB

Следовательно, длина прута AB  приблизительно на 15%  больше длины плеча действующей на него со стороны горизонтальной поверхности силы реакции опоры относительно точки C  .

Ответ: 24

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!