Задание
Замкнутая электрическая цепь — источник тока, лампа, амперметр, упругий металлический стержень BC — закреплена на вертикальном демонстрационном стенде (рис. 1). В точке C к стержню подвешивают груз массой m, и цепь размыкается. Далее стенд начинает падать с ускорением a = 7 м/с². Как изменятся показания амперметра при падении стенда, если учитывать предел измерения силы тока 5,5 А? Ответ аргументируй.
(Выбери все верные утверждения,аргументирующие ответ на вопрос.)
Рис. 1. Физическая ситуация задачи
Ответ
1)
При падении стенда с ускорением a показания амперметра уменьшатся до 1.1 А
При падении стенда с ускорением a показания амперметра уменьшатся до 0
При падении стенда с ускорением a показания амперметра увеличатся до 5.5 А
2)
Второй закон Ньютона для стенда, падающего с ускорением a:
Fупр+mg=ma
Сравнение формул — второго закона Ньютона для груза в состоянии, когда стенд неподвижен и падает с ускорением a — показывает: стержень остаётся в деформированном состоянии (Fупр=P=m(g−a)=0). Следовательно, цепь разомкнута, электрический ток в цепи отсутствует, и амперметр показывает 0
Третий закон Ньютона для груза и упругого металлического стержня:
Fупр=P,
Fупр=P,
где P — вес груза, действующий на груз,
Fупр — сила упругости, действующая на стержень
Второй закон Ньютона для груза массой m, падающего с ускорением a:
Fупр+mg=ma
Сравнение формул — второго закона Ньютона для груза в состоянии, когда стенд неподвижен и падает с ускорением a — показывает: стержень возвращается в недеформированное состояние (Fупр=P=0). Следовательно, цепь замкнута, и амперметр показывает 1.1 А
Второй закон Ньютона для упругого металлического стержня, когда стенд неподвижен:
Fупр+mg=0
Второй закон Ньютона для груза, когда стенд неподвижен:
Fупр+mg=0
Третий закон Ньютона для груза и упругого металлического стержня:
Fупр=−P,
Fупр=P,
где P — вес груза, действующий на стержень,
Fупр — сила упругости, действующая на груз