Задача по механике высокого уровня: кроме решения, нужно обосновать, почему к этой ситуации применимы выбранные законы. Часть 2: решение и обоснование записывают на бланке № 2, до 4 баллов — 1 за обоснование и 3 за решение.
Часть
2
Ответ
развёрнутое решение с обоснованием на бланке № 2
Баллы
до 4 баллов
Проверяет
умение решать расчётные задачи по механике и обосновывать выбор физической модели — объяснять, почему к описанной ситуации применимы использованные законы
Импульс и разрыв — Снаряд разрывается, человек спрыгивает с тележки: когда систему можно считать замкнутой и применять закон сохранения импульса.
Связанные тела и блок — Брусок на доске, нить через блок: второй закон Ньютона для каждого тела и условие, при котором тела движутся вместе.
Рычаг и моменты — Стержень на опоре: модель абсолютно твёрдого тела, то есть тела, которое не деформируется, и два условия равновесия — сил и моментов.
Энергия и трение — Горка с шероховатым участком, шарик на нити: когда механическая энергия сохраняется, а когда часть её уходит на трение.
Обоснование модели — Какие допущения нужно назвать: инерциальная система отсчёта — например, связанная с Землёй, где выполняются законы Ньютона, — материальная точка, нерастяжимая нить.
Пример с полным разбором
Условие. Пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, попадает в брусок массой 1,99 кг, висящий на длинной лёгкой нерастяжимой нити, и застревает в нём. На какую высоту поднимется брусок с пулей? Сопротивлением воздуха пренебречь. Обоснуйте применимость законов, используемых для решения задачи.
Обоснование. Систему отсчёта свяжем с Землёй и будем считать её инерциальной. Пулю и брусок считаем материальными точками: их размеры малы по сравнению с длиной нити.
Удар длится так недолго, что брусок не успевает заметно сместиться, и нить остаётся вертикальной. Внешние силы — тяжести и натяжения нити — направлены по вертикали, поэтому проекция импульса системы «пуля и брусок» на горизонтальную ось сохраняется. Механическая энергия при ударе не сохраняется: пуля застревает, часть энергии переходит во внутреннюю.
После удара на брусок действуют сила тяжести и сила натяжения нити. Натяжение перпендикулярно скорости и работы не совершает, сопротивления воздуха нет, поэтому механическая энергия бруска с пулей сохраняется.
Закон сохранения импульса: mv0=(m+M)v, где m и v0 — масса и скорость пули, M — масса бруска, v — скорость бруска с пулей сразу после удара. Отсюда v=m+Mmv0=0,01+1,990,01⋅400=2 м/с.
Закон сохранения энергии: 2(m+M)v2=(m+M)gh, откуда h=2gv2=2⋅1022=0,2 м.
Ответ:h=0,2 м
Частые ошибки
Не пишут обоснование совсем и теряют балл за него, даже если решение верное.
Не выбирают инерциальную систему отсчёта.
В задаче на рычаг записывают только одно из двух условий равновесия.
Перечисляют допущения «нить нерастяжима, блок невесом», не говоря, что из них следует.
Применяют закон сохранения механической энергии к удару, после которого тела движутся вместе.
Что нужно знать для задания 26
Оглавление курса «ЕГЭ по физике» под это задание. Содержание открывается после оплаты.
Что спрашивает задание номер 26
Четвёртый балл и обоснование модели
Словарь обоснований, которые засчитывает эксперт
Разбор: брусок на доске и нить через блок
Разрыв снаряда: когда систему можно считать замкнутой
По двум критериям. Критерий 1 — обоснование: 1 балл, если верно обоснована возможность использовать законы; если в обосновании не хватает хотя бы одного элемента, есть ошибка или его нет, — 0. Критерий 2 — решение, до 3 баллов, по тем же правилам, что и в заданиях 24 и 25. Максимум за задание — 4 балла.
Что входит в обоснование?
То, благодаря чему законы применимы к этой ситуации: выбор инерциальной системы отсчёта, модель тела — материальная точка или абсолютно твёрдое тело — и условия, при которых выполняется каждый использованный закон. Для каждого из трёх примеров задания 26 в демонстрационном варианте 2027 года этот состав перечислен в критерии 1.
Когда по заданию 26 назначают третьего эксперта?
Если оценки двух экспертов по критерию 2 разошлись на 2 балла и больше. Тогда третий эксперт проверяет задание 26 по всем критериям.
Почему в демоверсии три задания 26?
Демонстрационный вариант показывает три примера задания на этой позиции. В экзаменационном варианте будет одно задание 26.