Задание 26 ЕГЭ, физика: Динамика

Часть 1. Обоснование применения законов

Выбираем инерциальную систему отсчёта, связанную с Землей. Тележка и груз движутся поступательно, поэтому описываем их вторым законом Ньютона. Нить невесома и блок идеален — значит, натяжение во всех точках нити одинаково: $T_1 = T_2 = T$. На шероховатой поверхности действует сила трения скольжения.

Часть 2. Первый опыт (равнозамедленное движение)

На тележку действуют вес $Mg$, нормальная сила $N$ и трение. По вертикали равновесие: $N = Mg$.

Сила трения: $F_{\text{тр}} = \mu N = \mu Mg$.

Эта величина нам понадобится для второго опыта.

Часть 3. Второй опыт (равномерное движение)

Равномерное движение означает нулевое ускорение. По второму закону Ньютона для тележки (горизонталь): $$T - F_{\text{тр}} = 0$$ $$T = F_{\text{тр}} = \mu Mg$$

Для груза (вертикаль): $$mg - T = 0$$ $$T = mg$$

Часть 4. Решение

Приравниваем оба выражения для натяжения: $$mg = \mu Mg$$

Отсюда: $m = \mu M = 0,2 \times 1 = 0,2$ кг.

Во втором опыте груз ровно настолько тяжёл, чтобы натяжение нити уравновешивало силу трения тележки.