2 задание ЕГЭ физика

Силы: Ньютон, Гук, трение, тяготение

1 балл ≈ 3 мин уровень Б Силы упругости, законы Ньютона

Задание 2 – расчёт по одной формуле из динамики: второй закон Ньютона, закон всемирного тяготения, закон Гука, сила трения (кодификатор 1.2.4, 1.2.6–1.2.8). Ответ – число, 1 балл. Часто задача «во сколько раз изменится сила».

Алгоритм

Определи, какая сила или величина в центре задачи: пружина – закон Гука, планеты/спутники – тяготение, скольжение – трение, ускорение – второй закон.
Нарисуй тело и все силы. Если тело покоится или движется равномерно – сумма сил равна нулю.
Переведи единицы: см → м, г → кг, кН → Н.
Для задач «во сколько раз» запиши формулу для двух случаев и подели одну на другую.

Формулы

Второй закон Ньютона: $m \vec{a} = {\vec{F}}_{1} + {\vec{F}}_{2} + \dots$
Закон Гука: $F_{упр} = k ∣ x ∣$ , где $x$ – удлинение (а не длина пружины!).
Последовательные пружины: сила в каждой одинакова, $\frac{1}{k} = \frac{1}{k_{1}} + \frac{1}{k_{2}}$ . Параллельные: удлинение одинаково, $k = k_{1} + k_{2}$ .
Трение скольжения: $F_{тр} = μ N$ . Трение покоя: равно внешней силе, но не больше $μ N$ .
Всемирное тяготение: $F = G \frac{m_{1} m_{2}}{r^{2}}$ , $r$ – расстояние между центрами. Высота над поверхностью: $r = R + h$ .
Ускорение свободного падения на планете: $g = \frac{G M}{R^{2}}$ . Сила тяжести $m g$ .
Вес тела в лифте: $P = m (g + a)$ при ускорении вверх, $P = m (g - a)$ при ускорении вниз.

Разобранный пример (демоверсия). Кубик и две пружины соединены последовательно, система покоится, $k_{2} = 800$ Н/м, удлинение второй пружины 2 см. Сила в последовательной цепочке одна и та же: $F = k_{2} x_{2} = 800 \cdot 0, 02 = 16$ Н. Жёсткость первой пружины – лишнее данное. Ответ: 16.

Пример «во сколько раз». Расстояние от центра Земли увеличили в 3 раза – сила тяготения уменьшится в $3^{2} = 9$ раз.

Ловушки: подставить в $r$ высоту над поверхностью вместо расстояния до центра; брать $N = m g$ , когда на тело действует наклонная сила или тело на наклонной плоскости (там $N = m g \cos α$ ); считать силу трения покоя всегда равной $μ N$ ; забыть перевести сантиметры в метры.

На экзамене

В задаче может быть лишнее данное – не обязательно использовать все числа.
«Во сколько раз» – пиши отношение формул, константы сократятся сами.
Трение покоя «подстраивается» под внешнюю силу; μN – только его максимум.
Если тело покоится или едет равномерно – сразу пиши «сумма сил = 0».

Разобранные задания 2 из открытого банка ФИПИ

Пример 1 · код ФИПИ 4D1B9A

Рисунок к заданию

На графике приведена зависимость ускорения бруска, скользящего без трения по горизонтальной поверхности, от величины приложенной к нему горизонтальной силы. Систему отсчёта считать инерциальной. Чему равна масса бруска?

Ответ: ___ кг.

Показать ответ и решение

Ответ: 24

$m = \frac{F}{a} = \frac{6}{0, 25} = 24$ кг.

Пример 2 · код ФИПИ 377A36

Под действием силы величиной 5 Н пружина удлинилась на 2 см. Чему
равна величина силы, под действием которой удлинение этой пружины составит 6 см? Деформацию считать упругой.

Ответ: ___ Н.

Показать ответ и решение

Ответ: 15

$F \propto x$ : $F = 5 \cdot \frac{6}{2} = 15$ Н.

Пример 3 · код ФИПИ 166494

Модуль сил гравитационного притяжения между двумя однородными шарами, центры которых находятся на расстоянии 4,8 м друг от друга, равен 10 пН. Каков будет модуль сил притяжения между этими шарами, если расстояние между их центрами уменьшить до 2,4 м?

Ответ: ___ пН.

Показать ответ и решение

Ответ: 40

$F \propto \frac{1}{r^{2}}$ : расстояние уменьшилось вдвое – сила выросла в 4 раза: 40 пН.

Частые вопросы о задании 2

Сколько баллов даёт задание 2 ЕГЭ по физике?

Максимум – 1 первичный балл. Норма времени на экзамене – около 3 мин. Уровень сложности – Б.

Что проверяет задание 2?

Как подготовиться к заданию 2?

Прочитайте теорию выше: алгоритм, нужные факты и ловушки. Затем решите подход из 10 заданий с автопроверкой и разбором – первые без регистрации – и вернитесь к ошибкам. В пробниках Сотки номер встречается в полных вариантах ФИПИ с подсчётом баллов.