Замкнутый электрический контур — источник тока, лампа, амперметр и вольтметр, показывающие значения 5 А и 1 В соответственно, упругий металлический стержень \(BC\) — закреплён на вертикальном демонстрационном стенде (рис. \(1\)). В точке \(C\) к стержню подвешивают груз массой \(m\), и цепь размыкается. Далее стенд начинает свободно двигаться вертикально вниз. Как изменятся показания амперметра и вольтметра при падении стенда? Ответ поясни.

(Выбери все верные утверждения, поясняющиеответ на вопрос.)

Рис. \(1\). Физическая ситуация задачи

Ответ

1)

• При падении стенда с ускорением \(g\) показания амперметра и вольтметра увеличатся
• При падении стенда с ускорением \(g\) показания амперметра и вольтметра не изменятся
• При свободном падении стенда с ускорением \(g\) показания амперметра и вольтметра уменьшатся до \(1\) А и \(1\) В соответственно
• При падении стенда с ускорением \(g\) показания амперметра и вольтметра уменьшатся до \(0\) А и \(0\) В соответственно

• Второй закон Ньютона для груза, когда стенд покоится:
  \(\vec{F}\_{упр}+m\vec{g}=0\)
• 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 груз,
  \(F\_{упр}\) — сила упругости, действующая на стержень
• Второй закон Ньютона для стержня, падающего с ускорением \(g\):
  \(\vec{F}\_{упр}+m\vec{g}=m\vec{g}\)
• Второй закон Ньютона для свободно падающего груза массой \(m\):
  \(\vec{F}\_{упр}+m\vec{g}=m\vec{g}\)
• 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 стержня в состоянии, когда стенд покоится и падает с ускорением \(g\)) показывает, что стержень остаётся в деформированном состоянии (\(F\_{упр}=P=mg\ne 0\)). Следовательно, цепь разомкнута, электрический ток в контуре отсутствует, показания амперметра и вольтметра уменьшатся до \(1\) А и \(1\) В соответственно
• Сравнение формул (второго закона Ньютона для груза в состоянии, когда стенд покоится и падает с ускорением \(g\)) показывает, что стержень вернётся в первоначальное — недеформированное — состояние (\(F\_{упр}=P= 0\)). Следовательно, цепь будет замкнутой, амперметр и вольтметр будут показывать исходные значения \(5\) А и \(1\) В соответственно