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 двигаться вертикально вниз с ускорением \(a\) \(=\) 1 м/с². Как изменятся показания амперметра при падении стенда, если учитывать предел измерения силы тока 6 А? Ответ объясни.

(Выбери все верные утверждения, объясняющиеответ на вопрос.)

21_3.png

Рис. \(1\). Физическая ситуация задачи

Ответ

1)

  • При падении стенда с ускорением \(a\) показания амперметра уменьшатся до \(0\)
  • При падении стенда с ускорением \(a\) показания амперметра уменьшатся до \(1.2\) А
  • При падении стенда с ускорением \(a\) показания амперметра увеличатся до \(6\) А
  • Сравнение формул — второго закона Ньютона для стержня в состоянии, когда стенд покоится и падает с ускорением \(a\) — показывает: стержень остаётся в деформированном состоянии (\(F\_{упр}=P=m(g-a)\ne 0\)). Следовательно, цепь разомкнута, электрический ток в цепи отсутствует, и амперметр показывает \(0\)
  • Второй закон Ньютона для груза массой \(m\), падающего с ускорением \(a\):
    \(\vec{F}\_{упр}+m\vec{g}=m\vec{a}\)
  • Третий закон Ньютона для груза и упругого металлического стержня:
    \(\vec{F}\_{упр}=-\vec{P}\),
    \(F\_{упр}=P\),
    где \(P\) — вес груза, действующий на груз,
    \(F\_{упр}\) — сила упругости, действующая на стержень
  • Второй закон Ньютона для стенда, падающего с ускорением \(a\):
    \(\vec{F}\_{упр}+m\vec{g}=m\vec{a}\)
  • Второй закон Ньютона для упругого металлического стержня, когда стенд покоится:
    \(\vec{F}\_{упр}+m\vec{g}=0\)
  • Третий закон Ньютона для груза и упругого металлического стержня:
    \(\vec{F}\_{упр}=-\vec{P}\),
    \(F\_{упр}=P\),
    где \(P\) — вес груза, действующий на стержень,
    \(F\_{упр}\) — сила упругости, действующая на груз
  • Сравнение формул — второго закона Ньютона для груза в состоянии, когда стенд покоится и падает с ускорением \(a\) — показывает: стержень остаётся в деформированном состоянии (\(F\_{упр}=P=m(g-a)\ne 0\)). Следовательно, цепь разомкнута, электрический ток в цепи отсутствует, и амперметр показывает \(0\)
  • Второй закон Ньютона для груза, когда стенд покоится:
    \(\vec{F}\_{упр}+m\vec{g}=0\)