Как решать 2 задание ЕГЭ по физике?
Из последних КИМов ЕГЭ по физике следует, что задание 2 относится к разделу «Динамика» и может содержать расчетные задачи по следующим темам: «Законы Ньютона, закон всемирного тяготения, закон Гука, сила трения».
Основные формулы, которые необходимо знать для успешного решения задания 2.
g =10 м/с 2 – ускорение свободного падения
Δx – удлинение пружины
k – коэффициент жесткости пружины
N – сила реакции опоры
Сила Архимеда (выталкивающая сила)
V – объём погруженной части тела
g =10 м/с 2 – ускорение свободного падения
Сила притяжения между телами (закон Всемирного тяготения)
r – расстояние между телами
Второй закон Ньютона
R – равнодействующая всех сил, действующих на тело
a – ускорение, с которым движется тело под действием этих сил
При решении задач из раздела «Динамика» желательно придерживаться следующего алгоритма решения:
1. Сделать рисунок, на котором указать вектора всех сил, действующих на тело.
2. Если тело двигается с ускорением, указать направление этого ускорения. Если тело покоится или двигается равномерно, его ускорение a =0.
3. Составить уравнение движения (второй закон Ньютона) для рассматриваемого тела в его векторном виде.
3. Выбрать систему координат и спроецировать полученное уравнение на выбранные оси координат.
4. Расшифровать неизвестные величины, вошедшие в уравнение движения.
5. Решить полученную систему уравнений.
Задание 2 – это расчётные задачи базового уровня сложности, и для решения некоторых из них этот алгоритм будет чересчур подробным и перегруженным, так как их можно решить и без вспомогательного рисунка или даже без записи второго закона Ньютона. Это касается, например, заданий, в которых на тело действует только одна сила. Но привычка решать задания по приведенному выше алгоритму поможет ученикам успешно справиться с расчетными задачами по разделу «Динамика» повышенного и высокого уровней сложности – такие задания могут стоять в ЕГЭ под номерами 25 и 29.
Ответом на задание 2 является число, именно его нужно вписать в бланк ответов 1, не указывая единицы измерения.
Пружина жёсткостью 2*10 4 Н/м одним концом закреплена в штативе. На какую величину она растянется под действием силы 400 Н?
Ответ: ___________________________ см.
Пружина под действием силы F привели в растянутое состояние. Кроме растягивающей силы F и силы упругости 
, стремящейся вернуть пружину в нерастянутое состояние, больше никакие силы на нее не действуют.
Запишем проекции сил на вертикальную ось Oy
k — коэффициент жёсткости пружины, Δx – её удлинение.
Выразим величину растяжения пружины
(ЕГЭ – 2020. Вариант 1 досрочного ЕГЭ)
Тело движется по горизонтальной плоскости. Нормальная составляющая силы воздействия тела на плоскость равна 40 Н, сила трения равна 10 Н. Определите коэффициент трения скольжения.
Силу трения можно найти по формуле
где N – сила реакции опоры, или по-другому нормальная составляющая силы воздействия тела на плоскость.
(ЕГЭ – 2020. Демонстрационный вариант)
Два одинаковых маленьких шарика массой m каждый, расстояние между центрами которых равно r, притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю 0,2 пН. Каков модуль сил гравитационного притяжения двух других шариков, если масса каждого из них равна 2m, а расстояние между их центрами равно 2r?
По закону Всемирного тяготения шары массами m 1и m 2, находящиеся друг от друга на расстоянии r , притягиваются друг к другу с силой
.
(ЕГЭ – 2019. Демонстрационный вариант)
По горизонтальному полу по прямой равномерно тянут ящик, приложив к нему горизонтальную силу 35 Н. Коэффициент трения скольжения между полом и ящиком равен 0,25. Чему равна масса ящика?
Сделаем чертёж, на котором обозначим все силы, действующие на тело.
По второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, действующих на тело, будет равна нулю, так как по условию задачи тело движется равномерно, то есть ускорение тела a =0.
Запишем это в проекциях на оси Ox и Oy
К пружине подвесили груз массой 150 г, вследствие чего пружина удлинилась на 1 см. Чему будет равно удлинение этой пружины, если к ней подвесить груз 450 г?
Ответ: __________ см.
Переведём единицы измерения физических величин в систему СИ
m 1 = 150 г = 0,15 кг, m 2 = 450 г = 0,45 кг, Δx =1 см = 0,01 м.
Сделаем чертёж, на котором обозначим все силы, действующие на тело.
На тело действует сила тяжести ( F т = mg ), направленная вертикально вниз, и сила упругости со стороны пружины ( F упр = k Δ x ), направленная вертикально вверх.
k — коэффициент жёсткости пружины, Δx – её удлинение.
Найдём, чему равен коэффициент жёсткости пружины
Выразим из выражения (1) удлинение пружины во втором случае
I. Механика
Тестирование онлайн
Что надо знать о силе
Ниже представлены основные силы, действующие в природе. Придумывать не существующие силы при решении задач нельзя!
Сил в природе много. Здесь рассмотрены силы, которые рассматриваются в школьном курсе физики при изучении динамики. А также упомянуты другие силы, которые будут рассмотрены в других разделах.
Сила тяжести
На каждое тело, находящееся на планете, действует гравитация Земли. Сила, с которой Земля притягивает каждое тело, определяется по формуле
Точка приложения находится в центре тяжести тела. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз.
Сила трения
Познакомимся с силой трения. Эта сила возникает при движении тел и соприкосновении двух поверхностей. Возникает сила в результате того, что поверхности, если рассмотреть под микроскопом, не являются гладкими, как кажутся. Определяется сила трения по формуле:
Сила приложена в точке соприкосновения двух поверхностей. Направлена в сторону противоположную движению.
Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра
Сила реакции опоры
Представим очень тяжелый предмет, лежащий на столе. Стол прогибается под тяжестью предмета. Но согласно третьему закону Ньютона стол воздействует на предмет с точно такой же силой, что и предмет на стол. Сила направлена противоположно силе, с которой предмет давит на стол. То есть вверх. Эта сила называется реакцией опоры. Название силы «говорит» реагирует опора. Эта сила возникает всегда, когда есть воздействие на опору. Природа ее возникновения на молекулярном уровне. Предмет как бы деформировал привычное положение и связи молекул (внутри стола), они, в свою очередь, стремятся вернуться в свое первоначальное состояние, «сопротивляются».
Абсолютно любое тело, даже очень легкое (например,карандаш, лежащий на столе), на микроуровне деформирует опору. Поэтому возникает реакция опоры.
Специальной формулы для нахождения этой силы нет. Обозначают ее буквой 
, но эта сила просто отдельный вид силы упругости, поэтому она может быть обозначена и как 
Сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой. Направлена перпендикулярно опоре.
Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра
Сила упругости
Сила упругости направлена противоположно деформации.
Так как тело представляем в виде материальной точки, силу можно изображать с центра
При последовательном соединении, например, пружин жесткость рассчитывается по формуле
При параллельном соединении жесткость
Жесткость образца. Модуль Юнга.
Модуль Юнга характеризует упругие свойства вещества. Это постоянная величина, зависящая только от материала, его физического состояния. Характеризует способность материала сопротивляться деформации растяжения или сжатия. Значение модуля Юнга табличное.
Подробнее о свойствах твердых тел здесь.
Вес тела
Формулы определения веса нет. Обозначается эта силы буквой 
.
Сила реакции опоры или сила упругости возникает в ответ на воздействие предмета на подвес или опору, поэтому вес тела всегда численно одинаков силе упругости, но имеет противоположное направление.
Определить направление ускорения возможно, если определить, куда направлена равнодействующая сила
Сила Архимеда
Сила возникает в результате взаимодействия тела с жидкость (газом), при его погружении в жидкость (или газ). Эта сила выталкивает тело из воды (газа). Поэтому направлена вертикально вверх (выталкивает). Определяется по формуле:
В воздухе силой Архимеда пренебрегаем.
Электрические силы
Существуют силы электрического происхождения. Возникают при наличии электрического заряда. Эти силы, такие как сила Кулона, сила Ампера, сила Лоренца, подробно рассмотрены в разделе Электричество.
Схематичное обозначение действующих на тело сил
Для того, чтобы верно обозначить силы, необходимо перечислить все тела, с которыми исследуемое тело взаимодействует. Определить, что происходит в результате взаимодействия с каждым: трение, деформация, притяжение или может быть отталкивание. Определить вид силы, верно обозначить направление. Внимание! Количество сил будет совпадать с числом тел, с которыми происходит взаимодействие.
Главное запомнить
1) Силы и их природа;
2) Направление сил;
3) Уметь обозначить действующие силы
Силы трения*
Трение качения определяется по формуле
Сила сопротивления возникает при движении тела в жидкости или в газе. Величина силы сопротивления зависит от размеров и формы тела, скорости его движения и свойств жидкости или газа. При небольших скоростях движения сила сопротивления пропорциональна скорости тела
При больших скоростях пропорциональна квадрату скорости
Взаимосвязь силы тяжести, закона гравитации и ускорения свободного падения*
Рассмотрим взаимное притяжение предмета и Земли. Между ними, согласно закону гравитации возникает сила 
А сейчас сравним закон гравитации и силу тяжести 
Величина ускорения свободного падения зависит от массы Земли и ее радиуса! Таким образом, можно высчитать, с каким ускорением будут падать предметы на Луне или на любой другой планете, используя массу и радиус той планеты.
Расстояние от центра Земли до полюсов меньше, чем до экватора. Поэтому и ускорение свободного падения на экваторе немного меньше, чем на полюсах. Вместе с тем, следует отметить, что основной причиной зависимости ускорения свободного падения от широты местности, является факт вращения Земли вокруг своей оси.
При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорения свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния до центра Земли.
Задание 2 ЕГЭ по физике
Силы в природе, законы Ньютона. Закон всемирного тяготения, закон Гука, сила трения
Второе задание ЕГЭ по физике проверяет знания по разделу «Динамика». Это задание базового уровня сложности, без возможности выбора ответа. Для его решения необходимо знать законы Ньютона, формулы, которые выражают силу тяжести, силу всемирного тяготения, силу упругости, вес тела, силу трения, силу реакции опоры на горизонтальной поверхности и на наклонной плоскости. Во многих задачах применяется одна и та же формула, но в различных ситуациях. Как правило, необходимо составить и решить систему из двух уравнений.
Применение закона всемирного тяготения
1. Две звезды одинаковой массы m притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю F. Во сколько раз больше будет модуль сил притяжения между другими двумя звёздами, если расстояние между их центрами в два раза больше, а массы звёзд равны 2m и 3m?
Ответ: в _________________________ раз(а).
В этой задаче необходимо записать формулу закона всемирного тяготения для двух случаев:
Разделив (2) на (1), получим:
Подобные задачи проверяют знания основных физических формул. Их необходимо записать в общем виде и в случае, когда происходит изменение какой-либо физической величины. Полученную систему уравнений решаем любым удобным способом. Задания такого типа часто встречаются в различных разделах курса физики.
Применение II закона Ньютона
2. На рисунке показаны силы (в заданном масштабе), действующие на материальную точку. Сторона клетки соответствует 1 Н. Определите модуль равнодействующей сил, приложенных к телу.
Равнодействующая сила равна геометрической сумме сил, приложенных к телу.
Следующий шаг – найти сумму проекций сил на оси OX и OY.
Сумма проекций сил на ось OX равна:
Сумма проекций сил на вертикальную ось равна:
По теореме Пифагора, модуль равнодействующей силы определяется:
Секрет решения: Многие задачи по динамике требует прочных знаний по геометрии. Теорема Пифагора, а также соотношения в прямоугольном треугольнике являются обязательными инструментами для тех, кто собирается сдавать экзамен по физике.
Применение формулы силы упругости (закон Гука)
3. Подвешенная к потолку пружина под действием силы 5 Н удлинилась на 10 см. Чему равно удлинение этой пружины под действием силы 8 Н?
Ответ: ___________________________ см.
Запишем формулу закона Гука для двух случаев:
Задача решается стандартным применением физической формулы для двух случаев. Обратите внимание на единицы измерения, которые требуются в ответе.
Применение формул для силы реакции опоры и силы трения
4. Тело движется по горизонтальной плоскости. Нормальная составляющая силы воздействия тела на плоскость равна 40 Н, сила трения равна 10 Н. Определите коэффициент трения скольжения.
Общая формула для силы трения имеет вид:
Отсюда коэффициент трения можно выразить 
Секрет решения: Помним, что коэффициент трения находится в интервале от 0 до 1. Это поможет вам более уверенно решать задачи на расчет коэффициента трения.
Это полезно
В нашей статье вы найдете всю необходимую теорию для решения задания №9 ЕГЭ по теме «Графики функций». Это задание появилось в 2022 году в вариантах ЕГЭ Профильного уровня.
Сила трения
теория по физике 🧲 динамика
Трение — вариант взаимодействия двух тел. Оно возникает при движении одного тела по поверхности другого. При этом тела действуют друг на друга с силой, которая называется силой трения. Сила трения имеет электромагнитную природу.
Сила трения — сила, возникающая между телами при их движении или при попытке их сдвинуть. Обозначается как F тр. Единица измерения — Н (Ньютон).
Трение бывает сухим и жидким. В школьном курсе физике изучается сухое трение.
Виды сухого трения:
Трение скольжения
Сила трения скольжения определяется формулой:
μ — коэффициент трения, N — сила реакции опоры, Fдавл. — сила нормального давления
Сила реакции опоры и сила нормального давления — равные по модулю, но противоположные по направлению силы. Если тело не перемещается с ускорением относительно оси ОУ, модули силы реакции опоры и силы нормального давления равны модулю силы тяжести, действующей на это тело.
Силу трения скольжения зависит от степени неровности (шероховатости) поверхности. Поэтому ее можно легко менять.
Чтобы увеличить силу трения скольжения, нужно сделать поверхность тела более шероховатой. Так, чтобы зимой автомобили не скользили по голому льду, автомобилисты используют зимние шины. От летних они отличаются глубоким протектором и наличием шипов, создающих дополнительную неровность.
Чтобы уменьшить силу трения скольжения, нужно сделать поверхность более ровной. Ее можно отшлифовать или смазать. Так, чтобы лыжи скользили по снегу лучше, их смазывают специальными мазями или парафинами.
Пример №1. Конькобежец массой 70 кг скользит по льду. Какова сила трения, действующая на конькобежца, если коэффициент трения скольжения коньков по льду равен 0,002?
Сила реакции опоры по модулю равна силе тяжести, действующей на конькобежца. Отсюда:
Трение покоя
Трение покоя возникает при попытке сдвинуть предмет с места. Трение покоя противоположно направлено приложенной к телу силе (в сторону возможного движения).
Сила трения покоя всегда больше нуля, но всегда меньше силы трения скольжения:
Способы определения вида силы трения, возникающей между телами, и ее модуля:
Проекция на ось ОХ:
Проекция на ось ОУ:
Равнозамедленное движение по горизонтали, сила тяги параллельная плоскости
Проекция на ось ОХ:
Проекция на ось ОУ:
Ускоренное движение по горизонтали, сила тяги направлена под углом к горизонту (вверх)
Проекция на ось ОХ:
Проекция на ось ОУ:
Ускоренное движение по горизонтали, сила тяги направлена под углом к горизонту (вниз)
Проекция на ось ОХ:
Проекция на ось ОУ:
Внимание! В случаях, когда сила тяги F т направлена под углом к плоскости движения, сила реакции опоры не равна силе тяжести: N ≠ mg.
Пример №3. Брусок массой 1 кг движется равноускоренно по горизонтальной поверхности под действием силы 10 Н, как показано на рисунке. Коэффициент трения скольжения равен 0,4, а угол наклона α — 30 градусов. Чему равен модуль силы трения? 
Сила трения равна произведению коэффициента трения скольжения на силу реакции опоры:
Проекция сил на ось ОУ выглядит так:
Отсюда силы реакции опоры равна:
Подставим ее в формулу для вычисления силы трения и получим:
Движение тела по вертикальной плоскости
Тело прижали к вертикальной плоскости и удерживают
Проекция на ось ОХ:
Проекция на ось ОУ:
Тело поднимается под действием силы тяги, направленной под углом к вертикали
Проекция на ось ОХ:
Проекция на ось ОУ:
Пример №4. Груз массой 50 кг удерживают на вертикальной плоскости, коэффициент трения которой равен 0,4. Определить, какую силу нужно приложить, чтобы груз оставался в состоянии покоя. Проекция на ось ОХ:
Отсюда следует, что сила должна быть равна силе реакции опоры. Проекция на ось ОУ:
Перепишем, выразив силу трения через силу реакции опоры:
Отсюда выразим силу реакции опоры: 
Следовательно: 
Движение тела по наклонной плоскости
Движение вниз без трения
Тело покоится на наклонной плоскости
Тело удерживают на наклонной плоскости
m g + N + F + F тр = m a
Равноускоренное движение вверх с учетом силы трения
Равномерное движение вверх с учетом силы трения
m g + N + F + F тр = m a
Пример №5. Брусок массой 200 г покоится на наклонной плоскости. Коэффициент трения между поверхностью бруска и плоскостью равен 0,6. Определите величину силы трения, если угол наклона плоскости к горизонту равен 30 градусам. 
Переведем массу в килограммы: 200 г = 0,2 кг. Проекция сил, действующих на тело, на ось ОХ:
Отсюда сила трения равна:
Подставляем известные данные и вычисляем:
Полезная информация 
| Косинус угла наклона |  |
| Синус угла наклона (уклон) |  |
| Тангенс угла наклона |  |
При исследовании зависимости силы трения скольжения F тр от силы нормального давления F д были получены следующие данные:
