Задание 4. Статика. Механические колебания и волны . ЕГЭ 2026 по физике
Средний процент выполнения: 70.5%
Ответом к заданию 4 по физике может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.
Алгоритм решения задания 4:
- Определи, какой физический процесс или явление рассматривается: равновесие тела, действие силы Архимеда, колебания или распространение волн.
- Выдели физическую модель, к которой относится ситуация: твёрдое тело, маятник или волновой процесс.
- Определи физические величины, описывающие данный процесс, и установи, какие из них заданы в условии.
- Соотнеси ситуацию с соответствующим законом или условием: условием равновесия, законом Архимеда, законом колебаний или соотношениями для волн и звука.
- Запиши применимый закон или формулу в общем виде, используя физические величины из условия.
- Выполни необходимые преобразования или вычисления в рамках выбранной физической модели.
- Проверь, что полученный результат согласуется с физическим смыслом рассматриваемого явления.
Подпишись на суперполезные материалы
Задачи для практики
Задача 1
Найдите работу силы, равной 10 Н, если под действием этой силы тело, движущееся прямолинейно равномерно по горизонтальной поверхности, проходит расстояние 50 см. Угол между направлением силы и направлением движения - 45 ̊ . Ответ округлите до десятых
Решение
Дано:
$F=10$ Н
$S = 50 {см} = 0,5 {м} $
$Α = 45^{o}$
$A_{F}$ = ?
Решение:
Работу силы F можно найти по формуле $$A_{F}=FS*cos{Α}$$
Тогда: $$A_{F} = 10 * 0,5 * {√ 2}/{2} = 3,5{Дж}$$
Ответ: 3,5 Дж
Задача 2
Какую работу совершают силы сопротивления при остановке самолёта массой 30 т, движущегося по посадочной полосе со скоростью 360 км/ч? Ответ выразите в МДж
Решение
Дано:
$m=30 {т}= 30 * {10}^{3} {кг}$
$v_{1}=360 {км}/{ч}= 100 {м}/{с} $
$A_{сопр}$ = ?
Решение:
по теореме о кинетической энергии: $A_{сопр}=E_{кин2} - E_{кин1}$, где $E_{кин2}$ и $E_{кин1}$ - кинетическая энергия тела в конце движения и в начале движения соответственно
$E_{кин}={mv^2}/2$, где $v$ - скорость тела. В начале движения скорость тела была равна $v_{1}=100 {м}/{с} $, В конце движения самолёт остановился, поэтому скорость тела $v_{2}=0 {м}/{с}$
Тогда $$E_{кин1}={m{v_{1}}^2}/2={30 * {10}^{3} * {100}^{2} }/{2}=1,5 * {10}^{8} {Дж} = 150 {МДж}$$
$$E_{кин2}={m{v_{2}}^2}/2={30 * {10}^{3} * {0}^{2} }/{2}=0 {Дж} $$
Итого: $$A_{сопр}=E_{кин2} - E_{кин1}=0-150=-150 {МДж}$$
Ответ: -150 МДж
Задача 3
На графике представлена зависимость силы упругости от координата груза, прикреплённого к пружине. Какую работу совершила сила упругости при перемещении груза от координаты х = 10 см до 30 см?
Решение
Сила упругости - потенциальная сила, поэтому её работу можно найти как площадь под графиком F(s). Найдём площадь трапеции как полусумму оснований на высоту.
$$A_{упр}={10 {Н} + 25 {Н}}/{2} (30 {см} - 10 {см})={10 {Н} + 25 {Н}}/{2} (0,3 {м} - 0,1 {м})=3,5 {Дж}$$
Задача 4
Координата тела массой 2 кг, движущегося вдоль оси х под действием горизонтальной силы F, изменяется по закону: $x(t)=7+10t-5t^2$ Какую работу совершила сила F за 3 с? .
Решение
Дано:
$m=2$кг
$x(t)=7+10t-5t^2$
$t=3c$
$A_{F}$ = ?
Решение:
по теореме о кинетической энергии: $A_{F}=E_{кин2} - E_{кин1}$, где $E_{кин2}$ и $E_{кин1}$ - кинетическая энергия тела в конце движения и в начале движения соответственно
$E_{кин}={mv^2}/2$, где $v$ - скорость тела. Найдём скорость тела в момент времени $t=3c$
В общем виде $$x(t)=x_{0}+v_{0}t+ {at^2}/{2}$$, где $x_{0}$ - начальная координата тела, $v_{0x}$ - проекция начальной скорости тела на ось х, $a_{x}$ - проекция ускорения тела на ось х. В нашем случае зависимости координаты тела от времени: $$𝑥(𝑡)=7+10𝑡-5𝑡^2$$ Тогда $x_{0}=7$ м, $v_{0}=10$ м/с, $a_{x}=-10 {м}/{{с}^2}$
Зависимость скорости тела от времени $$v(t)=v_{0}+at=10-10t$$
Тогда: $$v(t=3)=10-10*3=10-30=-20 {м}/{c}$$
Найдём кинетическую энергию тела через 3 с: $E_{кин2}={mv^2}/2={2*{(-20)}^{2}}/{2}=400$ Дж
Кинетическая энергия в начальный момент времени $E_{кин1}={m{v_{0}}^2}/{2}={2*{10}^{2}}/{2}=100$ Дж
Тогда: $A_{F}=E_{кин2} - E_{кин1} = 400 - 100 = 300$ Дж
Ответ: 300 Дж
Задача 5
Координата тела массой 2 кг, движущегося вдоль оси х под действием горизонтальной силы F, изменяется по закону: $x(t)=7+10t-5t^2$ Определите кинетическую энергию тела в момент времени $t=3$ c.
Решение
Дано:
$m=2$кг
$x(t)=7+10t-5t^2$
$t=3c$
$E_{кин}$ = ?
Решение:
$E_{кин}={mv^2}/2$, где $v$ - скорость тела. Найдём скорость тела в момент времени $t=3c$
В общем виде $$x(t)=x_{0}+v_{0}t+ {at^2}/{2}$$, где $x_{0}$ - начальная координата тела, $v_{0x}$ - проекция начальной скорости тела на ось х, $a_{x}$ - проекция ускорения тела на ось х. В нашем случае зависимости координаты тела от времени: $$𝑥(𝑡)=7+10𝑡-5𝑡^2$$ Тогда $x_{0}=7$ м, $v_{0}=10$ м/с, $a_{x}=-10 {м}/{{с}^2}$
Зависимость скорости тела от времени $$v(t)=v_{0}+at=10-10t$$
Тогда: $$v(t=3)=10-10*3=10-30=-20 {м}/{c}$$
Найдём кинетическую энергию тела: $E_{кин}={mv^2}/2={2*{(-20)}^{2}}/{2}=400$ Дж
Ответ: 400 Дж
Задача 6
В системе, изображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?
Решение
С учётом свойств подвижных и неподвижных блоков получим силы натяжения нитей, действующие на грузы:
Условие равновесия для груза 1: $m_1g=T$
Условие равновесия для груза 2: $m_2g=2T+2T=4T$
$m_2/m_1={4T}/T=4$
Задача 7
В системе, иображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?
Решение
Распишем проекции второго закона Ньютона:
$T_2=2T_1$
$
T_3=2T_2=4T_1$
$
T_1=m_{2}g$
$
T_3=m_{1}g$
$
4m_{2}g=m_{1}g$
$
m_2/m_1=0.25$
Задача 8
В системе, иображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?
Решение
С учётом свойств подвижных и неподвижных блоков получим силы натяжения нитей, действующие на грузы:
Условие равновесия для груза 1: $m_1g=T$
Условие равновесия для груза 2: $m_2g=2T+T=3T$
$m_2/m_1={3T}/T=3$
Задача 9
Чтобы удержать в равновесии груз, массой 10 кг , прикрепленный к левому концу рычага, необходимо приложить к правому концу силу 200 Н. Длина левого плеча 20 см. Чему равна длина рычага в (см) ?
Решение
Запишем уравнение моментов: OA*m*g=OB*F. От куда OB= 10 см. Тогда длинна рычага OA+OB = 30 см
Задача 10
Женщина несет груз на легком коромысле . Чтобы удержать в равновесии груз, массой 5 кг , прикрепленный к левому концу коромысла А, она прикладывает ко второму концу B силу 40 Н. OB = 20 см. Чему равно OA? Ответ в см.
Решение
Запишем уравнение моментов $mg·OA= F·OB$. Подставим значения: $5·10·OA= 40·0.2$. От куда ОА=0,16 м = 16 см
Задача 11
Для измерения массы однородного стержня ученик воспользовался динамометром. Ученик положил стержень на стол и немного приподнял стержень за один из концов, при этом динамометр показал 10 Н. Чему равна масса стержня? Ответ выразите в кг.
Решение
Ось вращения расположим в том конце стержня, который опирается на стол. Запишем условие равновесия стержня через моменты относительно выбранной точки. Так как стержень однородный, сила тяжести приложена к его центру, тогда плечо силы тяжести будет $l/2$. Условие равновесия: mg0,5l-Fl=0. момент силы F, действующей на стержень со стороны динамометра, записываем со знаком минус, так как она вращает стержень против часовой стрелки? Подставив в условие равновесия значение силы F, получаем m=2 кг
Задача 12
В системе, иображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?
Решение
Запишем проекции первого закона Ньютона:
$
T_1=m_1g$
$
2T_1=T_2$
$
2T_2=T_3$, то есть $T_3=4T_1$
$
T_3+T_1=m_{2}g$
$
5T_1=m_{2}g$
$
5m_1g=m_{2}g$
$
m_2/m_1=5$
Задача 13
Учитель продемонстрировал распространение волны по длинному шнуру. В один из моментов времени шнур имел вид, представленный на рисунке. Скорость распространения колебаний по шнуру равна 2 м/с. С каким периодом колеблются частицы шнура? Ответ выразите в (с).
Решение
Дано:
$υ=2$м/с
$T-?$
Решение:
Из рисунка видно, что длина волны равна $λ=0.4$м. Частота колебаний равна отношению скорости распространения волны к длине волны, а период обратен частоте.
$T={λ}/{υ}={0.4}/{2}=0.2$с
Задача 14
Тело массой 300 г взвешивают на весах с длинами плеч l1 и l2 соответственно, размещая его на правой чаше. Гирей какой массы можно его уравновесить, если длины плеч l1 и l2 относятся как 1 : 3? Ответ выразить в (г).
Решение
Дано:
$m=0.3$кг
${l_1}/{l_2}={1}/{3}$
$M-?$
Решение:
Составим уравнение баланса для системы.
$m·g·l_2=M·g·l_1$ - выразим М и получим.
$M={mgl_2}/{gl_1}={0.3}*{3}=900$г.
Задача 15
Матрос, стоящий на верхней палубе корабля, определил, что расстояние между следующими друг за другом гребнями волн равно 8 м. Кроме того, он подсчитал, что за 60 с мимо него прошло 23 волновых гребня. Какова скорость распространения волн? Корабль находился на стоянке. Ответ выразите в (м/с) и округлите до десятых.
Решение
Дано:
$λ=8$м
$t=60$с
$N=23$
$υ-?$
Решение:
Расстояние между соседними гребнями называется длиной волны $λ:λ=υ·t$(1), где $υ$ - скорость волны; $T={t}/{N}$(2) - период.
Подставим (2) в (1) и найдем $υ$: $λ={υ·t}/{N}⇒υ={λN}/{t}={8·23}/{60}=3.066м/с$.
Задача 16
Тело массой 40 г взвешивают на весах с разными плечами. Когда оно находится на левой чашке весов, его можно уравновесить грузом массой 20 г. Грузом какой массы можно уравновесить тело, если его положить на правую чашку весов? Ответ выразите в (г).
Решение
Дано:
$m_0=4·10^{-2}$кг
$m_1=2·10^{-2}$кг
$m_2-?$
Решение:
Составим уравнение на первое и второе взвешивание$\{\table\m_0·l_1=m_1·l_2; \m_0·l_2=m_2·l_1;$
Разделим первое уравнение на второе: ${m_0}/{m_2}={m_1}/{m_0}⇒m_2={m_0^2}/{m_1}={16·10^{-4}}/{2·10^{-2}}=80$г
Задача 17
Тело массой 500 г колеблется так, что проекция его ускорения зависит от времени в соответствии с графиком, приведённом на рисунке. Чему равна проекция силы на ось Ox в момент времени 3 с? Ответ выразите в (H).
Решение
Дано:
$m=0.5$кг
$t=3с$
$a_x=-5м/с^2$
$F_x-?$
Решение:
Проекция силы на ось Ох в момент времени 3с определяется выражением: $F_x=ma_x=0.5·(-5)=-2.5H$
Задача 18
Какова длина звуковой волны частотой 500 Гц? Скорость звука в воздухе равна 340 м/с. Ответ выразите в (см).
Решение
Дано:
$ν=500$Гц
$υ=340$м/с
$λ-?$
Решение:
Частота звуковой волны определяется выражением: $ν={υ}/{λ}$, где $λ={υ}/{ν}$(2) - длина звуковой волны, тогда имеем: $λ={340}/{500}=0.68м=68см$.
Задача 19
Автомобиль массой 1 т двигался со скоростью 72 км/ч. Максимальное значение коэффициента трения шин о дорожное покрытие равно 0,7. Каков минимальный тормозной путь автомобиля? Ответ округлите до целых. Ответ выразите в (м).
Решение
Дано:
$m=1000$кг
$υ=72км/ч=20м/с$
$g≈10м/c^2$
$μ_{max}=0.7$
$S_{min}-?$
Решение:
Работа силы трения равна изменению кинетической энергии автомобиля: $A_{F_{тр}}=∆E_к$(1), где $A_{F_{тр}}=F_{тр}·S_{min}·cos180°$(2). $∆E_к=0-{mυ^2}/{2}=-{mυ^2}/{2}$(3), т.к. автомобиль останавливается; $cos180°=-1$
$F_{тр}=μ_{max}·N=μ_{max}·mg$(4).
Подствим (2), (3), (4) в выражение (1): $-μ_{max}·mg·S_{min}=-{mυ^2}/{2}⇒S_{min}={υ^2}/{2μ_{max}·g}$(5)
$S_{min}={400}/{2·0.7·10}=28.57м=29м$
Задача 20
Автомобиль массой 4 т движется со скоростью 36 км/ч. Какой путь прошёл автомобиль до полной остановки, если коэффициент трения колёс о дорогу равен 0,3? Движение считать равнозамедленным. Ответ выразите в (м). Ответ округлите до десятых
Решение
Дано:
$m=4000$кг
$μ=0.03$
$g=10м/с^2$
$υ_0=36=10$м/с
$υ_к=0$
$А-?$
Решение:

Работа силы трения равна: $A_{F_{тр}}=∆E_к$(1), где $A_{F_{тр}}=F_{тр}·S=μNS=μmgS$(2), где $S$ - путь автомобиля до полной остановки. $∆E_к={mυ_к^2}/{2}-{mυ_0^2}/{2}=-{mυ_0^2}/{2}$(3). Знак "минус" опустим так как он говорит, что сила трения направлена в сторону, противоположную движению, тогда имеем: $μmgS={mυ_0^2}/{2}⇒S={υ_0^2}/{2μg}={100}/{6}=16.66=16.7$м.
Рекомендуемые курсы подготовки
- На этом интенсиве ты 100000% поймешь, что такое магнитное поле и как его применяют в физике
- Вместе со мной разберешь все возможные варианты задач на тему Магнетизм и научишься решать задачи С-части, за которые дают целых 3 первичных балла(это около 6-10 вторичных за одну задачу)
- Научишься пользоваться правилами рук и Ленца
- Без проблем будешь определять разницу между магнитным и эл. полем
- Сможешь юзать 80% инфы по правилам правой и левой руки в ЕГЭ
- Научишься решать задания № 14,15,16,17 в тестовой и №26, 28 и 29 в письменной части, которые встречаются каждый год в ЕГЭ, но справитсья с ними не могут
на бесплатном курсе Турбо ЕГЭ