Задание №22 ЕГЭ Физика: разбор и критерии
Ответ на это задание — развёрнутое решение. В тренажёре его проверяет ИИ по официальным критериям ФИПИ, а здесь есть эталонное решение из банка.
Условие
Однородную балку поднимают за один конец, прикладывая силу F̄ перпендикулярно балке. На рисунке показан график изменения модуля силы по мере подъема конца балки.
Чему равна масса балки?
Подсказки — как подойти к решению
- Рассмотри самый первый момент подъёма, когда балка ещё горизонтальна: запиши правило моментов относительно шарнира. Помни, что сила тяжести однородной балки приложена к её середине, то есть плечо у неё вдвое меньше.
- Возьми из графика модуль силы, необходимой в начальный момент подъёма, и свяжи его с моментом силы тяжести. Следи за единицами СИ: сила в ньютонах, ускорение свободного падения в метрах на секунду в квадрате.
Решение
Проще всего определить массу балки, рассмотрев самое начало подъема. Для того чтобы правый конец балки начал подниматься, вращающий момент, создаваемый силой F̄ относительно левого конца балки, должен стать больше момента, создаваемого силой тяжести относительно этой точки. Сила тяжести приложена к центру масс балки. Поскольку балка однородная, ее центр масс расположен посередине. Обозначим длину балки через L. По правилу моментов приложенных сил Mg L/2 = FL.
Следовательно, масса балки равна M = 2F/g. Из графика видно, что в самом начале для подъема балки была необходима сила в 400 Н. Следовательно, масса балки равна M = (2 · 400)/(10) = 80 кг.
Ответ: 80 кг.
Критерии оценивания ФИПИ
| Критерий (до 2 баллов) | Балл |
|---|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); III) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | — |
| 2 Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но допущена ошибка в ответе или в математических преобразованиях или вычислениях. ИЛИ Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. | — |
| 1 Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла. | — |
| 0 Максимальный балл | 2 |
Типичные ошибки
- Ученик считает, что сила тяжести приложена к поднимаемому концу балки, и приравнивает момент силы к моменту силы тяжести с одинаковыми плечами. Тогда масса получается вдвое меньше верной; нужно помнить, что центр масс однородного стержня лежит посередине.
В тренажёре: подсказки по шагам, разбор твоей ошибки ИИ-репетитором (он не даёт готовый ответ), повторение ошибок по интервалам и общий прогресс. Все задания №22 по физике · Разбор темы №22 с нуля