Задача 89B50B из банка ФИПИ · задание 12 ОГЭ по физике
В инерциальной системе отсчёта брусок, которому сообщили начальную скорость , начинает скользить вверх по наклонной плоскости (см. рисунок). Как изменяются по мере подъёма ускорение бруска и его полная механическая энергия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| 1) | увеличивается |
| 2) | уменьшается |
| 3) | не изменяется |
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Ускорение бруска |
Полная механическая энергия бруска |
|
|
|
Показать ответ и разбор
Ответ: 32
Разбор
💡 Брусок движется вверх, а трение всегда мешает движению. Значит, сила трения направлена вниз вдоль наклонной плоскости — так же, как и «тянущая» вниз часть силы тяжести.
Вдоль плоскости на брусок действуют две силы, обе вниз:
- составляющая силы тяжести: mg sin α;
- сила трения: Fтр = μN, где N = mg cos α, то есть Fтр = μmg cos α.
Пока брусок скользит, эти силы не зависят от его скорости. Значит, равнодействующая вдоль плоскости постоянна. По второму закону Ньютона F = ma: постоянная сила даёт постоянное ускорение. Поэтому ускорение бруска не изменяется — цифра 3.
⚠️ Частая ошибка: думать, что раз скорость уменьшается, то и ускорение уменьшается. Нет — скорость падает как раз потому, что ускорение постоянно и направлено против движения. Это как тормоз у машины: тормозит одинаково, а скорость всё меньше.
Теперь полная механическая энергия. Это сумма кинетической энергии (энергии движения) и потенциальной энергии (энергии высоты). При подъёме высота растёт, но кинетическая энергия падает. А трение совершает отрицательную работу: часть механической энергии переходит во внутреннюю, то есть в нагревание. Поэтому полная механическая энергия уменьшается — цифра 2.
Таблица:
| Ускорение бруска | Полная механическая энергия бруска |
|---|---|
| 3 | 2 |
Ты уже видишь главное: сила вдоль склона не меняется, а трение забирает механическую энергию.
✅ Ответ: 32