Задание №4 ЕГЭ Физика с ответом и решением
Ответ: 120
Условие
Под действием веса груза, равного mg, и силы F рычаг, представленный на рисунке, находится в равновесии. Расстояния между точками приложения сил и точкой опоры, а также проекции этих расстояний на вертикальную и горизонтальную оси указаны на рисунке.
Если модуль силы mg равен 30 Н, а груз на плоскость не давит, то каков модуль силы F, действующей на рычаг? (Ответ дайте в ньютонах.)
Подсказки — как подойти к решению
- Учти, что короткое плечо искомой силы требует от неё большого модуля: чем ближе точка приложения силы к оси вращения, тем большая сила нужна для создания того же момента.
- Запиши правило моментов относительно опоры: произведение силы тяжести на её плечо 4 м равно произведению силы F на плечо 1 м, после чего вырази из уравнения модуль силы F.
Решение
Одним из условий равновесия рычага является то, что полный момент всех внешних сил относительно любой точки равен нулю. Рассмотрим моменты сил относительно опоры рычага. Момент, создаваемый силой F, равен F · 1 м, и он вращает рычаг против часовой стрелки. Момент, создаваемый грузом относительно этой точки, — mg · 4 м, он вращает по часовой. Приравнивая моменты, получаем выражение для модуля силы:
F = (mg · 4 м)/(1 м) = (30 Н · 4 м)/(1 м) = 120 Н.
Ответ: 120.
Типичные ошибки
- Ученик перепутал плечи и умножил силу тяжести на короткое плечо, разделив на длинное: момент равен произведению силы на её собственное плечо, а точка приложения силы F лежит ближе к опоре, поэтому её модуль должен быть больше.
В тренажёре: подсказки по шагам, разбор твоей ошибки ИИ-репетитором (он не даёт готовый ответ), повторение ошибок по интервалам и общий прогресс. Все задания №4 по физике · Разбор темы №4 с нуля