Задание №3 ЕГЭ Физика с ответом и решением
Ответ: -60
Условие
Тело массой 3 кг под действием силы F перемещается вниз по наклонной плоскости на расстояние l = 5 м, расстояние тела от поверхности Земли при этом уменьшается на h = 3 м. Вектор силы F направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен 20 Н. Какую работу при этом перемещении в системе отсчета, связанной с наклонной плоскостью, совершила сила трения? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с², коэффициент трения μ = 0,5.
Подсказки — как подойти к решению
- Найди модуль силы трения как μN, где N = mg·cos α. Косинус определи из геометрии: при длине 5 м и высоте 3 м горизонтальная проекция равна 4 м.
- Сила трения при спуске направлена вверх по плоскости, то есть против перемещения, поэтому работа силы трения будет отрицательной — не потеряй знак.
Решение
Работа силы определяется как скалярное произведение вектора силы и вектора перемещения тела. Сила трения связана с силой реакции опоры и коэффициентом трения соотношением F_тр = μ N. Согласно второму закону Ньютона, N = mg cos α, где α — угол наклона плоскости. Следовательно, сила трения при спуске тела вниз по наклонной плоскости совершила работу: A_тр = F̄_тр · Δ r̄ = − F_трl = − μ mg cos α · l = − 0,5 · 3 кг · 10 м/с² · 4/5 · 5 м = − 60 Дж. A_тр = F̄_тр · Δ r̄ = − F_трl = − μ mg cos α · l = − 0,5 · 3 кг · 10 м/с² · 4/5 · 5 м = − 60 Дж. Ответ: − 60.
Типичные ошибки
- Забыли множитель cos α и взяли силу реакции опоры равной mg вместо mg·cos α, поэтому модуль силы трения оказался завышен, хотя знак минус поставлен верно.
В тренажёре: подсказки по шагам, разбор твоей ошибки ИИ-репетитором (он не даёт готовый ответ), повторение ошибок по интервалам и общий прогресс. Все задания №3 по физике · Разбор темы №3 с нуля