- Преподавателю
- Физика
- Дидактический материал по теме «Сила тяжести»
Дидактический материал по теме «Сила тяжести»
Раздел | Физика |
Класс | - |
Тип | Тесты |
Автор | Гайфуллина Л.Х. |
Дата | 10.02.2014 |
Формат | doc |
Изображения | Есть |
Сила тяжести
1. A 3 № 303. Две планеты с одинаковыми массами обращаются по круговым орбитам вокруг звезды. Для первой из них сила притяжения к звезде в 4 раза больше, чем для второй. Каково отношение радиусов орбит первой и второй планет?
1)
2)
3)
4)
Решение.
По закону Всемирного тяготения сила притяжения планеты к звезде обратно пропорциональна квадрату радиуса орбиты. Таким образом, в силу равенства масс планет () отношение сил притяжения к звезде первой и второй планет обратно пропорционально отношению квадратов радиусов орбит:
.
По условию, сила притяжения для первой планеты к звезде в 4 раза больше, чем для второй: а значит,
.
Ответ: 3
2. A 3 № 308. Во время выступления гимнастка отталкивается от трамплина (этап 1), делает сальто в воздухе (этап 2) и приземляется на ноги (этап 3). На каком(их) этапе(ах) движения гимнастка может испытывать состояние, близкое к невесомости?
1) только на 2 этапе
2) только на 1 и 2 этапах
3) на 1, 2 и 3 этапах
4) ни на одном из перечисленных этапов
Решение.
Вес - это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Состояние невесомости заключается в том, что у тела отсутствует вес, при этом сила тяжести никуда не пропадает. Когда гимнастка отталкивается от трамплина, она давит на него. Когда гимнастка приземляется на ноги, то она давит на землю. Трамплин и земля играют роль опоры, поэтому на этапах 1 и 3 она не находится в состоянии, близком к невесомости. Напротив, во время полета (этап 2) у гимнастки попросту отсутствует опора, если пренебречь сопротивлением воздуха. Раз нет опоры, то нет и веса, а значит, гимнастка действительно испытывает состояние, близкое к невесомости.
Правильный ответ: 1
Ответ: 1
3. A 3 № 309. Мяч подбросили вверх (этап 1). Некоторое время мяч летит в воздухе (этап 2) и затем ударяется о землю (этап 3). На каком этапе движения мяч находился в состоянии, близком к невесомости?
1) на 1 этапе
2) на 2 этапе
3) на 3 этапе
4) ни на одном из перечисленных этапов
Решение.
Вес - это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Состояние невесомости заключается в том, что у тела отсутствует вес, при этом сила тяжести никуда не пропадает. Когда мяч подбрасывают вверх, он давит на руку бросающего. Когда мяч ударяется о землю, он давит на нее. Рука и земля играют роль опоры, поэтому на этапах 1 и 3 мяч не находится в состоянии, близком к невесомости. Напротив, во время (этап 2) у мяча попросту отсутствует опора, если пренебречь сопротивлением воздуха. Раз нет опоры, то нет и веса, а значит, мяч действительно находится в состоянии, близком к невесомости.
Правильный ответ: 2.
Ответ: 2
4. A 3 № 310. Пловец, не спеша, поднимается на тумбу (этап 1), отталкивается от нее (этап 2) и летит в воду (этап 3). На каком этапе движения пловец испытывает состояние, близкое к невесомости?
1) на 1 этапе
2) на 2 этапе
3) на 3 этапе
4) ни на одном из перечисленных этапов
Решение.
Вес - это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Состояние невесомости заключается в том, что у тела отсутствует вес, при этом сила тяжести никуда не пропадает. Когда пловец поднимается на тумбу или отталкивается от нее, он давит на нее. Тумба играет роль опоры, поэтому на этапах 1 и 2 пловец не находится в состоянии, близком к невесомости. Напротив, во время полета в воду (этап 3) у пловца попросту отсутствует опора, если пренебречь сопротивлением воздуха. Раз нет опоры, то нет и веса, а значит, пловец действительно испытывает состояние, близкое к невесомости.
Правильный ответ: 3
Ответ: 3
5. A 3 № 316. При свободном падении в вакууме свинцового шарика, пробки, птичьего пера:
1) свинцовый шарик падает с наибольшим ускорением;
2) пробка падает с наименьшим ускорением;
3) птичье перо падает с наименьшим ускорением;
4) все эти тела падают с одинаковым ускорением.
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Опыт показывает, что всем свободно падающим в вакууме телам сила тяжести сообщает одинаковое ускорение. Следовательно, в описанном эксперименте все тела (свинцовый шарик, пробка и птичье перо) падают с одинаковым ускорением.
Правильный ответ: 4.
Ответ: 4
6. A 3 № 329. На графике показана зависимость силы тяжести от массы тела для некоторой планеты.
Чему равно ускорение свободного падения на этой планете?
1)
2)
3)
4)
Решение.
Сила тяжести связана с массой тела и ускорением свободного падения соотношением . Используя график, получаем значение ускорения свободного падения для планеты:
.
Правильный ответ: 4.
Ответ: 4
7. A 3 № 336. Камень массой 100 г брошен вертикально вверх с начальной скоростью . Чему равен модуль силы тяжести, действующей на камень в момент броска?
1)
2)
3)
4)
Решение.
Модуль силы тяжести, действующей на камень, не зависит от скорости движения камня и определяется выражением
.
Правильный ответ: 3.
Ответ: 3
8. A 3 № 3580. Шар со сферической полостью удерживают полностью погруженным в воде. В какой точке приложена действующая на него сила Архимеда?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Сила Архимеда пропорциональна объему погруженного в жидкость тела, и приложена к центру масс этого объёма. Обратите внимание, что не к центру масс самого тела, а к центру масс области, занимаемой телом в жидкости. То есть независимого от того, однородно ли погруженное тело или нет, для нахождения точки приложения силы Архимеда необходимо искать центр масс области, занимаемой телом и являющейся однородной.
Поясним, почему точка приложения силы Архимеда расположена именно так. Жидкость со всех сторон давит на погруженное в нее тело. Поскольку с глубиной давление увеличивается, давление на тело снизу, превышает давление на него сверху, как результат, появляется выталкивающая сила. Продолжая следить за границами области, которую занимало тело, мысленно уберем его из жидкости, а в занимаемый им объем зальем такую же жидкость, в которой все происходит. Ясно, что получится система, находящаяся в равновесии: полная сила на жидкость, заполняющую объем тела должна быть равна нулю, так как мы получили в результате наших действий однородную систему. Но на эту жидкость внутри объема тела действует две силы: сила давления со стороны остальной жидкости (то есть, как уже пояснялось, сила Архимеда) и сила тяжести. Чтобы система находилась в равновесии, необходимо, чтобы обе силы были приложены к одной точке, были равны по величине и противоположны по направлению. Из этого простого рассмотрения мы сразу получаем и как должна быть приложена сила Архимеда, и что ее величина равна весу вытесненной жидкости.
Вернемся к нашей задаче. Наше тело представляет собой шар с полостью. Из всего выше сказанного ясно, что наличие полости никак не сказывается на точке приложения силы Архимеда, и он приложена к центру масс однородного шара, то есть к точке 2.
Правильный ответ: 2.
Ответ: 2
9. A 3 № 4114. Однородный прямой стержень покоится в гладкой сферической чаше, прикреплённой к полу. На каком рисунке правильно указаны направления обеих сил реакции, действующих со стороны чаши на стержень?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Силы нормальной реакции опоры всегда направлены перпендикулярно касательной плоскости к соприкасающимся поверхностям в точке касания. Таким образом, "левая" сила реакции опоры должна быть перпендикулярна к касательной, проведенной к чаще в точке опоры, а "правая" сила реакции - перпендикулярна стержню. Силы реакции правильно изображены на рисунке 2.
Правильный ответ: 2.
Ответ: 2
10. A 3 № 4411. На рисунке изображены четыре пары сферически симметричных точечных тел, расположенных относительно друг друга на разных расстояниях между центрами этих тел.
Считая, что сила взаимодействия двух тел одинаковых масс , находящихся на расстоянии друг от друга, равна . определите, для какой пары тел сила гравитационного взаимодействия равна .
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Согласно закону всемирного тяготения, сила взаимодействия двух сферически симметричных тел прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: . Принимая, что , получаем, что сила взаимодействия тел под номером 1 равна , под номером 2 − , под номером 3 − , под номером 4 − . Таким образом, искомая пара тел − это пара под номером 3.
Правильный ответ: 3
Примечание: условие, что тела "точечные" здесь явно лишнее, поскольку странно говорить о сферически симметричных точках и расстояниях между их центрами.
Ответ: 3
11. A 3 № 4446. На рисунке изображены четыре пары сферически симметричных точечных тел, расположенных относительно друг друга на разных расстояниях между центрами этих тел.
Считая, что сила взаимодействия двух тел одинаковых масс , находящихся на расстоянии друг от друга, равна . определите, для какой пары тел сила гравитационного взаимодействия равна .
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Согласно закону всемирного тяготения, сила взаимодействия двух сферически симметричных тел прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: . Принимая, что , получаем, что сила взаимодействия тел под номером 1 равна , под номером 2 − , под номером 3 − , под номером 4 − . Таким образом, искомая пара тел − это пара под номером 1.
Правильный ответ: 1
Примечание: условие, что тела "точечные" здесь явно лишнее, поскольку странно говорить о сферически симметричных точках и расстояниях между их центрами.
Ответ: 1
12. A 3 № 4481. Камень массой 0,2 кг брошен под углом 60° к горизонту. Модуль силы тяжести, действующей на камень в момент броска, равен
1) 1,73 Н
2) 0
3) 1 Н
4) 2 Н
Решение.
Сила тяжести не зависит от скорости движения тела, действует постоянно, и определяется только массой тела и величиной ускорения свободного падения (). Поэтому в момент броска, как и в любой другой момент, сила тяжести, действующая на камень, равна
Правильный ответ: 4
Ответ: 4
13. A 3 № 4516. Мяч массой 300 г брошен под углом 60° к горизонту с начальной скоростью м/с. Модуль силы тяжести, действующей на мяч в верхней точке траектории, равен
1) 3,0 Н
2) 0
3) 6,0 Н
4) 1,5 Н
Решение.
Сила тяжести не зависит от скорости движения тела, действует постоянно, и определяется только массой тела и величиной ускорения свободного падения (). Поэтому в момент прохождения верхней точки траектории, как и в любой другой момент, сила тяжести, действующая на мяч, равна
Правильный ответ указан под номером 1.
Ответ: 1
14. A 3 № 4551. Мяч массой 300 г брошен под углом 45° к горизонту с начальной скоростью м/с. Модуль силы тяжести, действующей на мяч сразу после броска, равен
1) 6 Н
2) 1,5 Н
3) З Н
4) 0
Решение.
Сила тяжести не зависит от скорости движения тела, действует постоянно, и определяется только массой тела и величиной ускорения свободного падения (). Поэтому сразу после броска, как и в любой другой момент времени, сила тяжести, действующая на мяч, равна
Правильный ответ: 3
Ответ: 3
15. A 3 № 4656. Камень массой 0,1 кг брошен под углом 45° к горизонту. Модуль силы тяжести, действующей на камень в момент броска, равен
1) 1 Н
2) 1,73 Н
3) 2 Н
4) 0
Решение.
Сила тяжести не зависит от скорости движения тела, действует постоянно, и определяется только массой тела и величиной ускорения свободного падения (). Поэтому в момент броска, как и в любой другой момент, сила тяжести, действующая на камень, равна
Правильный ответ: 1
Ответ: 1
16. A 3 № 5391. Две звезды одинаковой массы m притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю F. Чему равен модуль сил притяжения между другими двумя звёздами, если расстояние между их центрами такое же, как и в первом случае, а массы звёзд равны 2m и 3m?
1) 9F
2) 6F
3) 4F
4) 5F
Решение.
По закону всемирного тяготения сила притяжения между телами пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами, следовательно, при данном увеличении масс звёзд сила притяжения между ними увеличится в 6 раз.
Правильный ответ указан под номером 2.
Ответ: 2
17. A 3 № 5426. Две звезды одинаковой массы m притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю F. Чему равен модуль сил притяжения между другими двумя звёздами, если расстояние между их центрами такое же, как и в первом случае, а массы звёзд равны 2m и 5m?
1) 10F
2) 25F
3) 4F
4) 7F
Решение.
По закону всемирного тяготения сила притяжения между телами пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами, следовательно, при данном увеличении масс звёзд сила притяжения между ними увеличится в 10 раз.
Правильный ответ указан под номером 1.
Ответ: 1
18. A 3 № 5461. Расстояние от искусственного спутника до центра Земли равно двум радиусам Земли. Во сколько раз изменится сила притяжения спутника к Земле, если расстояние от него до центра Земли увеличится в 3 раза?
1) уменьшится в 6 раз
2) увеличится в 9 раз
3) уменьшится в 9 раз
4) увеличится в 3 раза
Решение.
Согласно закону Всемирного тяготения сила обратно пропорционально зависит от квадрата расстояния, поэтому при увеличении расстояния в 3 раза, сила уменьшится в 9 раз.
Правильный ответ указан под номером 3.
Ответ: 3
19. A 3 № 5496. Две звезды одинаковой массы m притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю F. Чему равен модуль сил притяжения между другими двумя звёздами, если расстояние между их центрами такое же, как и в первом случае, а массы звёзд равны Зm и 5m?
1) 9F
2) 15F
3) 8F
4) 25F
Решение.
По закону всемирного тяготения сила притяжения между телами пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами, следовательно, при увеличении масс звёзд сила притяжения между ними увеличится в 15 раз.
Правильный ответ указан под номером 2.
Ответ: 2
20. A 3 № 5531. Расстояние от спутника до центра Земли равно двум радиусам Земли. Во сколько раз изменится сила притяжения спутника к Земле, если расстояние от него до центра Земли увеличится в 2 раза?
1) уменьшится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) увеличится в 4 раза
Решение.
Согласно закону Всемирного тяготения сила обратно пропорционально зависит от квадрата расстояния , поэтому при увеличении расстояния в 2 раза, сила уменьшится в 4 раза.
Правильный ответ указан под номером 1.
Ответ: 1
21. A 3 № 5601. Две звезды одинаковой массы m притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю F. Чему равен модуль сил притяжения между другими двумя звёздами, если расстояние между их центрами такое же, как и в первом случае, а массы звёзд равны 3m и 4m?
1) 7F
2) 9F
3) 12F
4) 16F
Результаты
№ п/п
Правильный ответ
1
3
2
1
3
2
4
3
5
4
6
4
7
3
8
2
9
2
10
3
11
1
12
4
13
1
14
3
15
1
16
2
17
1
18
3
19
2
20
1
21
3
Решения
↑ Задание 1 № 303 тип A3 (решено неверно или не решено)
Две планеты с одинаковыми массами обращаются по круговым орбитам вокруг звезды. Для первой из них сила притяжения к звезде в 4 раза больше, чем для второй. Каково отношение радиусов орбит первой и второй планет?
1)
2)
3)
4)
Решение.
По закону Всемирного тяготения сила притяжения планеты к звезде обратно пропорциональна квадрату радиуса орбиты. Таким образом, в силу равенства масс планет () отношение сил притяжения к звезде первой и второй планет обратно пропорционально отношению квадратов радиусов орбит:
.
По условию, сила притяжения для первой планеты к звезде в 4 раза больше, чем для второй: а значит,
.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 3
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 2 № 308 тип A3 (решено неверно или не решено)
Во время выступления гимнастка отталкивается от трамплина (этап 1), делает сальто в воздухе (этап 2) и приземляется на ноги (этап 3). На каком(их) этапе(ах) движения гимнастка может испытывать состояние, близкое к невесомости?
1) только на 2 этапе
2) только на 1 и 2 этапах
3) на 1, 2 и 3 этапах
4) ни на одном из перечисленных этапов
Решение.
Вес - это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Состояние невесомости заключается в том, что у тела отсутствует вес, при этом сила тяжести никуда не пропадает. Когда гимнастка отталкивается от трамплина, она давит на него. Когда гимнастка приземляется на ноги, то она давит на землю. Трамплин и земля играют роль опоры, поэтому на этапах 1 и 3 она не находится в состоянии, близком к невесомости. Напротив, во время полета (этап 2) у гимнастки попросту отсутствует опора, если пренебречь сопротивлением воздуха. Раз нет опоры, то нет и веса, а значит, гимнастка действительно испытывает состояние, близкое к невесомости.
Правильный ответ: 1
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 1
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 3 № 309 тип A3 (решено неверно или не решено)
Мяч подбросили вверх (этап 1). Некоторое время мяч летит в воздухе (этап 2) и затем ударяется о землю (этап 3). На каком этапе движения мяч находился в состоянии, близком к невесомости?
1) на 1 этапе
2) на 2 этапе
3) на 3 этапе
4) ни на одном из перечисленных этапов
Решение.
Вес - это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Состояние невесомости заключается в том, что у тела отсутствует вес, при этом сила тяжести никуда не пропадает. Когда мяч подбрасывают вверх, он давит на руку бросающего. Когда мяч ударяется о землю, он давит на нее. Рука и земля играют роль опоры, поэтому на этапах 1 и 3 мяч не находится в состоянии, близком к невесомости. Напротив, во время (этап 2) у мяча попросту отсутствует опора, если пренебречь сопротивлением воздуха. Раз нет опоры, то нет и веса, а значит, мяч действительно находится в состоянии, близком к невесомости.
Правильный ответ: 2.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 2
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 4 № 310 тип A3 (решено неверно или не решено)
Пловец, не спеша, поднимается на тумбу (этап 1), отталкивается от нее (этап 2) и летит в воду (этап 3). На каком этапе движения пловец испытывает состояние, близкое к невесомости?
1) на 1 этапе
2) на 2 этапе
3) на 3 этапе
4) ни на одном из перечисленных этапов
Решение.
Вес - это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Состояние невесомости заключается в том, что у тела отсутствует вес, при этом сила тяжести никуда не пропадает. Когда пловец поднимается на тумбу или отталкивается от нее, он давит на нее. Тумба играет роль опоры, поэтому на этапах 1 и 2 пловец не находится в состоянии, близком к невесомости. Напротив, во время полета в воду (этап 3) у пловца попросту отсутствует опора, если пренебречь сопротивлением воздуха. Раз нет опоры, то нет и веса, а значит, пловец действительно испытывает состояние, близкое к невесомости.
Правильный ответ: 3
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 3
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 5 № 316 тип A3 (решено неверно или не решено)
При свободном падении в вакууме свинцового шарика, пробки, птичьего пера:
1) свинцовый шарик падает с наибольшим ускорением;
2) пробка падает с наименьшим ускорением;
3) птичье перо падает с наименьшим ускорением;
4) все эти тела падают с одинаковым ускорением.
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Опыт показывает, что всем свободно падающим в вакууме телам сила тяжести сообщает одинаковое ускорение. Следовательно, в описанном эксперименте все тела (свинцовый шарик, пробка и птичье перо) падают с одинаковым ускорением.
Правильный ответ: 4.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 4
Евгений Васёв (Смоленск) 18.01.2013 21:31:
А с чем это связано? Хотите сказать, что тела, чьи массы отличаются в разы, будут с одинаковым ускорением падать в вакууме?
Алексей :
Добрый день!
Да, именно так, всем телам сила тяжести сообщает одинаковое ускорение. Очень известный опыт.
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 6 № 329 тип A3 (решено неверно или не решено)
На графике показана зависимость силы тяжести от массы тела для некоторой планеты.
Чему равно ускорение свободного падения на этой планете?
1)
2)
3)
4)
Решение.
Сила тяжести связана с массой тела и ускорением свободного падения соотношением . Используя график, получаем значение ускорения свободного падения для планеты:
.
Правильный ответ: 4.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 4
Anvar (Kazan) 26.05.2012 16:44:
уважаемый, а почему б не взять 1Н и 0,2 кг? спасибо
Алексей :
Добрый день!
Брать можно любую точку. Но надо понимать, что снятие данных с подобного графика сродни измерению: оно тоже, как и любое настоящее измерение, сопряжено с погрешностями. С чем тут связана погрешность? С тем, что мы не можем быть в точности уверены, что график действительно проходит через выбранную нами точку. Он слишком маленький, линии толстые и прочее. Для каждой точки погрешность измерения приблизительно одинаковая, поэтому чем дальше бы берем точку, тем меньше будет получаться относительная погрешность для нее, а тем самым будет уменьшаться относительная погрешность для вычисляемой величины, ускорения свободного падения.
Давайте возьмем предлагаемую Вами точку: 1 Н и 0,2 кг. Тогда получим:
.
Не надо бояться, что такого варианта ответа нет, просто значит, что мы немного ошиблись, надо просто выбрать максимально близкий вариант, в данном случае . Можно взять массу 0,8 кг, тогда величина силы вообще получается какой-то "промежуточной", на глаз, это что-то вроде 3,3 Н. Тогда получим:
.
Тут уже поближе :)
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 7 № 336 тип A3 (решено неверно или не решено)
Камень массой 100 г брошен вертикально вверх с начальной скоростью . Чему равен модуль силы тяжести, действующей на камень в момент броска?
1)
2)
3)
4)
Решение.
Модуль силы тяжести, действующей на камень, не зависит от скорости движения камня и определяется выражением
.
Правильный ответ: 3.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 3
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 8 № 3580 тип A3 (решено неверно или не решено)
Шар со сферической полостью удерживают полностью погруженным в воде. В какой точке приложена действующая на него сила Архимеда?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Сила Архимеда пропорциональна объему погруженного в жидкость тела, и приложена к центру масс этого объёма. Обратите внимание, что не к центру масс самого тела, а к центру масс области, занимаемой телом в жидкости. То есть независимого от того, однородно ли погруженное тело или нет, для нахождения точки приложения силы Архимеда необходимо искать центр масс области, занимаемой телом и являющейся однородной.
Поясним, почему точка приложения силы Архимеда расположена именно так. Жидкость со всех сторон давит на погруженное в нее тело. Поскольку с глубиной давление увеличивается, давление на тело снизу, превышает давление на него сверху, как результат, появляется выталкивающая сила. Продолжая следить за границами области, которую занимало тело, мысленно уберем его из жидкости, а в занимаемый им объем зальем такую же жидкость, в которой все происходит. Ясно, что получится система, находящаяся в равновесии: полная сила на жидкость, заполняющую объем тела должна быть равна нулю, так как мы получили в результате наших действий однородную систему. Но на эту жидкость внутри объема тела действует две силы: сила давления со стороны остальной жидкости (то есть, как уже пояснялось, сила Архимеда) и сила тяжести. Чтобы система находилась в равновесии, необходимо, чтобы обе силы были приложены к одной точке, были равны по величине и противоположны по направлению. Из этого простого рассмотрения мы сразу получаем и как должна быть приложена сила Архимеда, и что ее величина равна весу вытесненной жидкости.
Вернемся к нашей задаче. Наше тело представляет собой шар с полостью. Из всего выше сказанного ясно, что наличие полости никак не сказывается на точке приложения силы Архимеда, и он приложена к центру масс однородного шара, то есть к точке 2.
Правильный ответ: 2.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 2
Гость 09.06.2012 14:26:
Разве не долно быть так, что бы сила архимеда и сила тязжести были направлены по одной прямой, иначе тело будет вращаться?
В точке 3 направлена mg поэтому в точке 3 и направлена сила архимеда
Алексей :
Добрый день!
Правильно, сила Архимеда и сила тяжести создают вращающий момент, так и должно быть. Ведь ясно, что если отпустить шар, то он в итоге повернется так, чтобы полость была сверху. В условии специально сказано, что шар "удерживают".
Юрий Шойтов (Курск) 29.06.2012 05:31:
Силы Архимеда (действие жидкости на тело) приложены к телу по поверхности тела, то есть они не приложены в одной точке.
В этом случае речь о равнодействующей или точке ее приложения идти не может.
Представьте себе, что в центре нашего шара имеется полость. Тогда к чему будет приложена сила Архимеда? Неужто к пустому месту?!
Задачу однозначно нужно убирать.
Алексей :
Добрый день!
А куда тогда приложена сила тяжести, действующая на кольцо или полый цилиндр? Закон Всемирного тяготения дает нам только закон притяжения материальных точек. Чтобы получить полную силу тяжести нам надо проводить суммирование. А прикладываем мы силу тяжести всегда к центру тяжести, чтобы сила тяжести не вызывала вращение тела. Тоже самое относится и силе Архимеда, ее надо прикладывать к центру тяжести вытесняемого объема. Такое приложение силы дает правильный вращающий момент. И что значит, что нельзя говорить о равнодействующей? То есть нельзя использовать формулу ?
Это очень хорошая задача из реального тренировочного КИМа, хотя может быть я ее немного переделал.
Кирилл Qwertum 05.10.2012 14:14:
Ответил я правильно, только вот не пойму, что за белый круг внутри шара?
Алексей :
Добрый день!
Это белый круг изображает полость, расположенную внутри шара.
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 9 № 4114 тип A3 (решено неверно или не решено)
Однородный прямой стержень покоится в гладкой сферической чаше, прикреплённой к полу. На каком рисунке правильно указаны направления обеих сил реакции, действующих со стороны чаши на стержень?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Силы нормальной реакции опоры всегда направлены перпендикулярно касательной плоскости к соприкасающимся поверхностям в точке касания. Таким образом, "левая" сила реакции опоры должна быть перпендикулярна к касательной, проведенной к чаще в точке опоры, а "правая" сила реакции - перпендикулярна стержню. Силы реакции правильно изображены на рисунке 2.
Правильный ответ: 2.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 2
Гость 29.04.2013 18:27:
Уважаемый Алексей! При взаимодействии стержня с какой-либо поверхностью, в общем случае, на стержень со стороны поверхности действует 1) силы реакции опоры, направленные перпендикулярно (по нормали) к касательной плоскости к поверхности в точках соприкосновения поверхности и стержня; 2) силы трения, параллельные к упомянутым касательным плоскостям. Данные силы указанным образом направлены безотносительно к факту равновесия (или неравновесия) стержня. В случае данной задачи, если поверхность гладкая (силой трения можно пренебречь), силы, действующие на стрежень со стороны поверхности - это силы реакции опоры, действующие на стержень в обеих точках касания стержня и поверхности, перпендикулярные к соответствующим касательным плоскостям. Последнее обстоятельство (перпендикулярность сил реакции поверхности чаши к касательным плоскостям в точках соприкосновения стержня и чаши), с учетом приведённых к задаче рисунков, и определяет правильный ответ: 2.
А вот уже положение равновесия стержня находится исходя из 1) равенства нулю равнодействующей сил тяжести и реакций опоры, действующих на стержень; 2) равенства нулю суммы вращательных моментов упомянутых сил относительно выбранной оси. Но это уже отдельная задача.
Гость 29.04.2013 19:13:
P.S. К своему предыдущему сообщению добавлю, что в случае присутствия в данной задаче отличных от нуля сил трения, положение равновесия стержня (вообще говоря, даже - область возможных положений равновесия: это не будет единственно допустимое положение равновесия, возможен соответствующий промежуток допустимых значений «равновесных» углов наклона стержня к горизонтальной плоскости, который определяется соответствующим решением данной задача) возможно и при не равенстве нулю сил трения, действующих на стержень, которые параллельны соответствующим касательным плоскостям. По логике же приведённого на сайте решения, составляющие сил взаимодействия стержня и чаши, параллельные касательным плоскостям, приводят к смещению стержня вдоль чащи, что, вообще говоря, не верно.
Условие равновесия стержня определяется вовсе не равенством нулю сил трения, которые будут присутствовать в данном случае и которые будут параллельны соответствующим касательным плоскостям в точках соприкосновения стержня и чащи, а равенством нулю равнодействующих всех сил, действующих на стержень, и суммы вращательных моментов этих сил относительно выбранной оси.
Алексей :
Добрый день!
Полностью согласен со всем выше сказанным. Решение сейчас немного переправлю. Оно было написано таким образом, потому что иногда под силами реакции понимают сумму нормальной силы реакции опоры (которая присутствует в данной задаче) и силы трения между соприкасающимися поверхностями (которой здесь нет). Это просто вопрос терминологии, так как обе силы описывают по сути одно и тоже и имеют одну и туже природу.
Гость 01.05.2013 17:51:
Добрый день, Алексей! С переправленным решением согласен. Спасибо за своевременную реакцию.
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 10 № 4411 тип A3 (решено неверно или не решено)
На рисунке изображены четыре пары сферически симметричных точечных тел, расположенных относительно друг друга на разных расстояниях между центрами этих тел.
Считая, что сила взаимодействия двух тел одинаковых масс , находящихся на расстоянии друг от друга, равна . определите, для какой пары тел сила гравитационного взаимодействия равна .
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Согласно закону всемирного тяготения, сила взаимодействия двух сферически симметричных тел прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: . Принимая, что , получаем, что сила взаимодействия тел под номером 1 равна , под номером 2 − , под номером 3 − , под номером 4 − . Таким образом, искомая пара тел − это пара под номером 3.
Правильный ответ: 3
Примечание: условие, что тела "точечные" здесь явно лишнее, поскольку странно говорить о сферически симметричных точках и расстояниях между их центрами.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 3
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 11 № 4446 тип A3 (решено неверно или не решено)
На рисунке изображены четыре пары сферически симметричных точечных тел, расположенных относительно друг друга на разных расстояниях между центрами этих тел.
Считая, что сила взаимодействия двух тел одинаковых масс , находящихся на расстоянии друг от друга, равна . определите, для какой пары тел сила гравитационного взаимодействия равна .
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Согласно закону всемирного тяготения, сила взаимодействия двух сферически симметричных тел прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: . Принимая, что , получаем, что сила взаимодействия тел под номером 1 равна , под номером 2 − , под номером 3 − , под номером 4 − . Таким образом, искомая пара тел − это пара под номером 1.
Правильный ответ: 1
Примечание: условие, что тела "точечные" здесь явно лишнее, поскольку странно говорить о сферически симметричных точках и расстояниях между их центрами.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 1
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 12 № 4481 тип A3 (решено неверно или не решено)
Камень массой 0,2 кг брошен под углом 60° к горизонту. Модуль силы тяжести, действующей на камень в момент броска, равен
1) 1,73 Н
2) 0
3) 1 Н
4) 2 Н
Решение.
Сила тяжести не зависит от скорости движения тела, действует постоянно, и определяется только массой тела и величиной ускорения свободного падения (). Поэтому в момент броска, как и в любой другой момент, сила тяжести, действующая на камень, равна
Правильный ответ: 4
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 4
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 13 № 4516 тип A3 (решено неверно или не решено)
Мяч массой 300 г брошен под углом 60° к горизонту с начальной скоростью м/с. Модуль силы тяжести, действующей на мяч в верхней точке траектории, равен
1) 3,0 Н
2) 0
3) 6,0 Н
4) 1,5 Н
Решение.
Сила тяжести не зависит от скорости движения тела, действует постоянно, и определяется только массой тела и величиной ускорения свободного падения (). Поэтому в момент прохождения верхней точки траектории, как и в любой другой момент, сила тяжести, действующая на мяч, равна
Правильный ответ указан под номером 1.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 1
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 14 № 4551 тип A3 (решено неверно или не решено)
Мяч массой 300 г брошен под углом 45° к горизонту с начальной скоростью м/с. Модуль силы тяжести, действующей на мяч сразу после броска, равен
1) 6 Н
2) 1,5 Н
3) З Н
4) 0
Решение.
Сила тяжести не зависит от скорости движения тела, действует постоянно, и определяется только массой тела и величиной ускорения свободного падения (). Поэтому сразу после броска, как и в любой другой момент времени, сила тяжести, действующая на мяч, равна
Правильный ответ: 3
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 3
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 15 № 4656 тип A3 (решено неверно или не решено)
Камень массой 0,1 кг брошен под углом 45° к горизонту. Модуль силы тяжести, действующей на камень в момент броска, равен
1) 1 Н
2) 1,73 Н
3) 2 Н
4) 0
Решение.
Сила тяжести не зависит от скорости движения тела, действует постоянно, и определяется только массой тела и величиной ускорения свободного падения (). Поэтому в момент броска, как и в любой другой момент, сила тяжести, действующая на камень, равна
Правильный ответ: 1
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 1
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 16 № 5391 тип A3 (решено неверно или не решено)
Две звезды одинаковой массы m притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю F. Чему равен модуль сил притяжения между другими двумя звёздами, если расстояние между их центрами такое же, как и в первом случае, а массы звёзд равны 2m и 3m?
1) 9F
2) 6F
3) 4F
4) 5F
Решение.
По закону всемирного тяготения сила притяжения между телами пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами, следовательно, при данном увеличении масс звёзд сила притяжения между ними увеличится в 6 раз.
Правильный ответ указан под номером 2.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 2
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 17 № 5426 тип A3 (решено неверно или не решено)
Две звезды одинаковой массы m притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю F. Чему равен модуль сил притяжения между другими двумя звёздами, если расстояние между их центрами такое же, как и в первом случае, а массы звёзд равны 2m и 5m?
1) 10F
2) 25F
3) 4F
4) 7F
Решение.
По закону всемирного тяготения сила притяжения между телами пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами, следовательно, при данном увеличении масс звёзд сила притяжения между ними увеличится в 10 раз.
Правильный ответ указан под номером 1.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 1
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 18 № 5461 тип A3 (решено неверно или не решено)
Расстояние от искусственного спутника до центра Земли равно двум радиусам Земли. Во сколько раз изменится сила притяжения спутника к Земле, если расстояние от него до центра Земли увеличится в 3 раза?
1) уменьшится в 6 раз
2) увеличится в 9 раз
3) уменьшится в 9 раз
4) увеличится в 3 раза
Решение.
Согласно закону Всемирного тяготения сила обратно пропорционально зависит от квадрата расстояния, поэтому при увеличении расстояния в 3 раза, сила уменьшится в 9 раз.
Правильный ответ указан под номером 3.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 3
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 19 № 5496 тип A3 (решено неверно или не решено)
Две звезды одинаковой массы m притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю F. Чему равен модуль сил притяжения между другими двумя звёздами, если расстояние между их центрами такое же, как и в первом случае, а массы звёзд равны Зm и 5m?
1) 9F
2) 15F
3) 8F
4) 25F
Решение.
По закону всемирного тяготения сила притяжения между телами пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами, следовательно, при увеличении масс звёзд сила притяжения между ними увеличится в 15 раз.
Правильный ответ указан под номером 2.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 2
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 20 № 5531 тип A3 (решено неверно или не решено)
Расстояние от спутника до центра Земли равно двум радиусам Земли. Во сколько раз изменится сила притяжения спутника к Земле, если расстояние от него до центра Земли увеличится в 2 раза?
1) уменьшится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) увеличится в 4 раза
Решение.
Согласно закону Всемирного тяготения сила обратно пропорционально зависит от квадрата расстояния , поэтому при увеличении расстояния в 2 раза, сила уменьшится в 4 раза.
Правильный ответ указан под номером 1.
Ваш ответ: нет ответа. Правильный ответ: 1
Обсудить ВКонтакте Сообщить об ошибке
↑ Задание 21 № 5601 тип A3 (решено неверно или не решено)
Две звезды одинаковой массы m притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю F. Чему равен модуль сил притяжения между другими двумя звёздами, если расстояние между их центрами такое же, как и в первом случае, а массы звёзд равны 3m и 4m?
1) 7F
2) 9F
3) 12F
4) 16F
Решение.
Согласно закону Всемирного тяготения сила притяжения между телами прямо пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Между звёздами с массами действует сила Тогда во втором случае сила равна
Правильный ответ указан под номером 3.