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
Груз массой M = 75 кг медленно поднимают с помощью рычага, приложив вертикальную силу F̄ (см. рис.). Рычаг, сделанный из однородного стержня массой m = 10 кг и длиной L = 4 м, шарнирно закреплен. Определите модуль силы F̄, если расстояние b от оси шарнира до точки подвеса груза равно 1,6 м. Считать, что трение в шарнире отсутствует.
Подсказки — как подойти к решению
- Примени правило моментов относительно шарнира: при равновесии сумма моментов сил, вращающих рычаг по часовой стрелке, равна сумме моментов сил, вращающих против часовой стрелки. Не забудь про момент силы тяжести самого стержня.
- Помни, что сила тяжести однородного стержня приложена к его середине, поэтому её плечо вдвое меньше длины стержня, а плечо вертикальной силы на конце равно всей длине. Груз поднимают медленно, значит, его вес равен силе тяжести.
Решение
1. Рассмотрим силы, действующие на рычаг (см. рис.).
| Считая, что рычаг поднимает груз медленно и равномерно, примем, исходя из третьего и второго законов Ньютона, что | P̄ | = | M ḡ | . |
2. Рассмотрим равновесие рычага относительно оси вращения — шарнира О, указав плечи сил на рисунке. O: Mg · b + 1/2 mgL − FL = 0.
Отсюда:
F = Mg · b/L + 1/2 mg = 75 · 10 · 1,6/4 + 1/2 · 10 · 10 = 350 Н.
Ответ: F = 350 Н.
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 (в данном случае: условие равновесия абсолютно твердого тела с закрепленной осью вращения); 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 забывает учесть момент силы тяжести самого рычага и рассматривает только груз. Тогда часть приложенной силы, идущая на удержание стержня, теряется, и модуль вертикальной силы получается заниженным по сравнению с верным значением.
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