Упражнение 17 ГДЗ 9 класс (Физика)

На шар, висящий на нити, действует три силы: сила упругости нити, сила тяжести, вес тела, приложенный к подвесу. Шар неподвижен. Численно все эти силы равны.
2. Ученик проводил исследование по изучению зависимости деформации пружины от приложенной к ней силы. Подвешивая к пружине грузы известной массы, он измерял растяжение (деформацию) пружины. По результатам опыта ученик составил таблицу.
Постройте график зависимости деформации пружины от модуля приложенной к ней силы с учетом погрешности измерения Дх — 1 мм.
Указания. В данном эксперименте ученик изменял силу и измерял деформацию пружины, поэтому ось абсцисс обозначьте — Fy а ось ординат — х (масштаб: 1 см — 1 Н, 1 см — 1 см). Каждому значению силы на координатной плоскости будет соответствовать не точка, а отрезок, равный удвоенной погрешности измерения. Если ученик правильно произвёл измерения, прямая, построенная вами, будет проходить через все отрезки.
3. Груз какой массы нужно подвесить к пружине жёсткостью 80 Н/м, чтобы растянуть её на 6 см?
4. Электровоз толкает вагон массой 20 т, при этом буферная пружина сжимается на 8 см. С каким ускорением будет двигаться вагон, если жёсткость пружины 50 ООО Н/м?
5. С каким ускорением движутся грузы (рис. 40), если их массы одинаковы? Трение в системе отсутствует, нить считать невесомой и нерастяжимой.

Решение

1. На вазу, стоящую на столе, действуют две силы: сила тяжести $$F_{тяж}$$, направленная вниз, и сила реакции опоры $$N$$, направленная вверх. Так как ваза покоится, то $$N=F_{тяж}$$.

На металлический шарик, подвешенный на нити, действуют две силы: сила тяжести $$F_{тяж}$$, направленная вниз, и сила упругости нити $$F_{упр}$$, направленная вверх. Шарик неподвижен, значит $$F_{упр}=F_{тяж}$$.

2. По таблице строим график зависимости деформации пружины $$x$$ от силы $$F$$. С учётом погрешности измерения $$\Delta x=1\ \text{мм}=0{,}1\ \text{см}$$ каждую точку изображаем отрезком длиной $$2\Delta x=0{,}2\ \text{см}$$ по оси $$x$$.

Точки для построения графика:

• $$F=1\ \text{Н},\quad x=2{,}5\pm0{,}1\ \text{см}$$
• $$F=2\ \text{Н},\quad x=5{,}0\pm0{,}1\ \text{см}$$
• $$F=3\ \text{Н},\quad x=7{,}4\pm0{,}1\ \text{см}$$

График — прямая, проходящая через начало координат и через указанные интервалы погрешности.

3.

Дано: $$k=80\ \text{Н/м}$$, $$x=6\ \text{см}=0{,}06\ \text{м}$$, $$g=9{,}8\ \text{м/с}^2$$.

Найти: $$m$$.

Сила упругости пружины равна весу груза:

$$F_{упр}=kx$$

$$mg=kx$$

$$m=\frac{kx}{g}=\frac{80\cdot0{,}06}{9{,}8}\approx0{,}49\ \text{кг}$$

Ответ: $$0{,}49\ \text{кг}$$.

4.

Дано: $$m=20\ \text{т}=20000\ \text{кг}$$, $$x=8\ \text{см}=0{,}08\ \text{м}$$, $$k=50000\ \text{Н/м}$$.

Найти: $$a$$.

Сила упругости буферной пружины:

$$F=kx=50000\cdot0{,}08=4000\ \text{Н}$$

По второму закону Ньютона:

$$a=\frac{F}{m}=\frac{4000}{20000}=0{,}2\ \text{м/с}^2$$

Ответ: $$0{,}2\ \text{м/с}^2$$.

5. Если массы грузов одинаковы и равны $$m$$, то для системы на рисунке:

$$m_1=3m,\quad m_2=2m$$

Ускорение системы:

$$a=\frac{g(m_1-m_2)}{m_1+m_2}=\frac{g(3m-2m)}{3m+2m}=\frac{g}{5}$$

Ответ: $$a=\frac{g}{5}$$.