Невесомая шайба
ЕГЭ | Последнее обновление 22.04.2026 Admin |
 |
На столе лежит шайба массой М = 200 г, скрепленная легкой пружиной с другой такой же шайбой. На гладкой поверхности вершней шабы покоится груз массой m. В начальный момент времени коротким ударом с помощью горизонтальной силы F груз сбивают с верхней шайбы. Верхняя шайба начинает двигаться вертикально вверх. При каких значениях m в процессе этого движения нижняя шайба оторвется от стола? Какие законы Вы использовали при решении задачи? Обоснуйте их применимость. |
Решение: |
Обоснование. Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. Тело движется поступательно, поэтому его можно принять за материальную точку. При движении тела после отрыва от него части на него действует только потенциальная сила тяжести (сила сопротивления воздуха пренебрежимо мала), поэтому работа всех непотенциальных сил равна нулю. Значит, в ИСО можно применить закон сохранения энергии при движении груза и второй закон Ньютона. При малых деформациях пружины считаем ее упругой, поэтому примени закон Гука.
При коротком по времени ударе с учетом отсутствия силы трения между шайбой и грузом не произойдет изменения скорости шайбы. Кроме того, сила, действующая на груз, направлена горизонтально и потому действует только на груз. Выберем в качестве нулевого уровня высоты положение верхней шайбы. Тогда в начальный момент времени система обладала потенциальной энергией пружины:
По закону сохранения энергии:
Найдем деформации пружины в крайних положениях:
Ответ: меньше или равна 400 г.
