Zadanie: Matura CKE Lipiec 2020 (Fizyka Rozszerzona)

Question

Zadanie 3.
Sześciokątna hantla do ćwiczeń gimnastycznych (zobacz rysunek obok) ma masę $m = 2	ext{ kg}$ i jest wykonana z jednorodnego materiału. Na rysunku linią przerywaną oznaczono oś symetrii hantli przy jej obrocie o kąt $60^\circ$.

[img1]

Dodatkowe informacje do zadań 3.1.–3.2.
Tę hantlę położono na desce w sposób pokazany na rysunku 1. Następnie powoli podnoszono górny koniec deski (zobacz rysunek 2.). Kąt nachylenia deski do poziomu oznaczymy jako $\alpha$. Zauważono, że dopiero przy nachyleniu deski pod kątem większym niż $\alpha_1 = 40^\circ$ hantla zaczęła się z niej zsuwać (zobacz rysunek 3.).

[img2] Pytanie 1: Zadanie 3.1. (0–2)
Oblicz współczynnik tarcia statycznego hantli o deskę.

[odp_otwarta1] Pytanie 2: Zadanie 3.2. (0–2)
a) Wyprowadź wzór opisujący zależność wartości $T$ siły tarcia statycznego od kąta $\alpha$, dla $0^\circ nie osiągnęła jeszcze wartości maksymalnej).

[odp_otwarta1]

b) Wykaż, że podczas podnoszenia deski, gdy hantla się nie przesuwała, wartość siły tarcia statycznego rosła.

[odp_otwarta2] Pytanie 3: Zadanie 3.3. (0–2)
Za drugim razem hantlę położono na desce w sposób pokazany na rysunku 4. i ponownie powoli podnoszono górny koniec deski. Przy pewnym kącie $\alpha_2$ – nachylenia deski do poziomego podłoża – hantla zaczęła się toczyć (obracać względem deski) bez poślizgu. Na rysunku poniżej kreskami przerywanymi oznaczono linie pomocnicze do analizy sił lub momentów sił. Rysunek przedstawia sytuację, gdy $\alpha Wyznacz kąt $\alpha_2$ nachylenia deski do poziomego podłoża, przy którym hantla zaczęła się toczyć (obracać względem deski) bez poślizgu. Odpowiedź uzasadnij.

[odp_otwarta1]

Instytut Maturalny · Accepted Answer

Odpowiedź 1: $\mu \approx 0,84$ Odpowiedź 2: a) $T_s = mg \sin\alpha$ Odpowiedź 3: $\alpha = 30^{\circ}$

Zobacz również podobne zadania

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?